APA ITU SINGULARITY?

Send

Sejak para saintis pertama kali menemui kewujudan lubang hitam di alam semesta kita, kita semua tertanya-tanya: apa yang mungkin wujud di luar tabir kekosongan yang mengerikan itu? Selain itu, sejak teori Relativiti Umum pertama kali diusulkan, para saintis terpaksa bertanya-tanya, apa yang mungkin ada sebelum kelahiran Alam Semesta - iaitu sebelum Big Bang?

Cukup menarik, kedua-dua persoalan ini dapat diselesaikan (setelah bergaya) dengan adanya teoritis sesuatu yang dikenali sebagai Gravitational Singularity - titik dalam ruang-waktu di mana undang-undang fizik seperti yang kita ketahui merosakkan. Dan sementara masih ada cabaran dan masalah yang tidak dapat diselesaikan mengenai teori ini, banyak saintis percaya bahawa di bawah tabir cakrawala peristiwa, dan pada awal Alam Semesta, inilah yang ada.

Definisi:

Dari segi saintifik, singulariti graviti (atau singulariti ruang-waktu) adalah lokasi di mana kuantiti yang digunakan untuk mengukur medan graviti menjadi tak terbatas dengan cara yang tidak bergantung pada sistem koordinat. Dengan kata lain, ini adalah titik di mana semua undang-undang fizikal tidak dapat dibezakan antara satu sama lain, di mana ruang dan waktu tidak lagi menjadi kenyataan yang saling berkaitan, tetapi bergabung dengan tidak dapat dibezakan dan tidak lagi mempunyai makna yang bebas.

Asal Teori:

Singularitas pertama kali didasarkan pada hasil Teori Relativiti Umum Einstein, yang mengakibatkan adanya teori lubang hitam. Pada dasarnya, teori itu meramalkan bahawa mana-mana bintang yang menjangkau titik tertentu dalam jisimnya (alias Schwarzschild Radius) akan menggunakan kekuatan gravitasi yang begitu kuat sehingga akan runtuh.

Pada ketika ini, tidak ada yang dapat melarikan diri dari permukaannya, termasuk cahaya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa daya graviti akan melebihi kelajuan cahaya dalam vakum - 299,792,458 meter sesaat (1,079,252,848,8 km / j; 670,616,629 mph).

Fenomena ini dikenali sebagai Had Chandrasekhar, dinamai sempena ahli astrofizik India Subrahmanyan Chandrasekhar, yang mencadangkannya pada tahun 1930. Pada masa ini, nilai had yang diterima ini dipercayai 1.39 Massa Suria (iaitu 1.39 kali jisim Matahari kita), yang berfungsi dengan baik 2.765 x 10³⁰ kg (atau 2.765 trilion trilion metrik tan).

Aspek lain Relativiti Umum moden adalah bahawa pada masa Big Bang (iaitu keadaan awal Alam Semesta) adalah satu keunikan. Roger Penrose dan Stephen Hawking kedua-duanya mengembangkan teori yang cuba menjawab bagaimana graviti dapat menghasilkan singularitas, yang akhirnya bergabung bersama untuk dikenali sebagai Teorema Penrose-Hawking Singularity.

Menurut Teorema Singularity Penrose, yang ia usulkan pada tahun 1965, singularitas seperti waktu akan terjadi di dalam lubang hitam setiap kali jirim mencapai keadaan tenaga tertentu. Pada titik ini, kelengkungan ruang-waktu di dalam lubang hitam menjadi tidak terbatas, sehingga mengubahnya menjadi permukaan yang terperangkap di mana waktu berhenti berfungsi.

The Hawking Singularity Theorem menambahkannya dengan menyatakan bahawa ruang seperti singulariti dapat terjadi ketika materi secara paksa dimampatkan ke satu titik, menyebabkan peraturan yang mengatur materi hancur. Hawking mengesan kejadian ini ke Big Bang, yang menurutnya adalah titik ketumpatan yang tidak terhingga. Walau bagaimanapun, Hawking kemudian menyemak semula ini untuk mendakwa bahawa kerelatifan umum merosot pada waktu sebelum Big Bang, dan oleh itu tidak ada satu pun yang dapat diramalkan olehnya.

Beberapa cadangan yang lebih baru juga menunjukkan bahawa Alam Semesta tidak bermula sebagai satu-satunya. Ini merangkumi teori seperti Loop Quantum Gravity, yang berusaha menyatukan undang-undang fizik kuantum dengan graviti. Teori ini menyatakan bahawa, disebabkan oleh kesan graviti kuantum, ada jarak minimum di mana graviti tidak lagi terus meningkat, atau gelombang zarah yang saling berpasangan menutupi kesan graviti yang akan dirasakan pada jarak jauh.

Jenis Keunikan:

Dua jenis singulariti ruang-waktu yang paling penting dikenali sebagai Singvity Curvature dan Conical Singularities. Singularitas juga boleh dibahagikan mengikut sama ada ia diliputi oleh cakerawala peristiwa atau tidak. Dalam kes yang pertama, anda mempunyai kelengkungan dan kerucut; sedangkan yang terakhir, anda mempunyai apa yang dikenali sebagai Naked Singularities.

Kelengkungan Singularity paling baik dicontohkan oleh lubang hitam. Di tengah lubang hitam, ruang-waktu menjadi titik satu dimensi yang mengandungi jisim yang besar. Akibatnya, graviti menjadi kurva tak terbatas dan ruang-waktu tanpa batas, dan undang-undang fizik seperti yang kita ketahui tidak lagi berfungsi.

Keunikan kon timbul apabila terdapat titik di mana had setiap kuantiti kovarians am adalah terhad. Dalam kes ini, ruang-waktu kelihatan seperti kerucut di sekitar titik ini, di mana singularitas terletak di hujung kerucut. Contoh keunikan seperti kerucut adalah rentetan kosmik, sejenis titik satu dimensi hipotesis yang dipercayai terbentuk semasa awal Alam Semesta.

Dan, seperti yang disebutkan, ada Naked Singularity, jenis singularitas yang tidak tersembunyi di balik cakerawala peristiwa. Ini pertama kali dijumpai pada tahun 1991 oleh Shapiro dan Teukolsky menggunakan simulasi komputer dari satah berputar yang menunjukkan bahawa Relativiti Umum mungkin memungkinkan wujudnya "telanjang".

Dalam kes ini, apa yang sebenarnya berlaku di dalam lubang hitam (iaitu keunikannya) akan kelihatan. Keunikan seperti itu secara teoritis akan wujud sebelum Big Bang. Kata kunci di sini adalah teori, kerana masih menjadi misteri seperti apa objek-objek ini.

Buat masa ini, singulariti dan apa yang sebenarnya terletak di bawah tabir lubang hitam tetap menjadi misteri. Seiring berjalannya waktu, diharapkan para astronom dapat mempelajari lubang hitam dengan lebih terperinci. Diharapkan juga dalam beberapa dekade mendatang, para saintis akan menemukan cara untuk menggabungkan prinsip mekanik kuantum dengan graviti, dan ini akan memberi penerangan lebih lanjut mengenai bagaimana kekuatan misteri ini beroperasi.

Kami mempunyai banyak artikel menarik mengenai keunikan graviti di Space Magazine. Inilah 10 Fakta Menarik Tentang Lubang Hitam, Seperti Apa Lubang Hitam ?, Adakah Big Bang Hanya Lubang Hitam ?, Selamat tinggal Big Bang, Hello Black Hole ?, Siapa Stephen Hawking ?, dan Apa Yang Ada Di Sebelah Lubang Hitam?

Sekiranya anda mahukan lebih banyak maklumat mengenai singulariti, lihat artikel ini dari NASA dan Physlink.

Astronomi Cast mempunyai beberapa episod yang relevan mengenai perkara ini. Inilah Episod 6: Lebih Banyak Bukti untuk Big Bang, dan Episod 18: Lubang Hitam Besar dan Kecil dan Episod 21: Soalan Lubang Hitam Dijawab.

Sumber: