Подвійні системи можуть виявити додаткові просторові розміри

Астрофізики з Політехнічного інституту Вірджинія та Державного університету та коледжу Нью-Джерсі (у Сполучених Штатах) показали, що спостереження за бінарними системами, що утворюються чорним отвором і пульсаром (високий магнітізований і швидко обертається нейтронний зір) дозволяють оцінити параметри моделей, в яких вводиться додатковий просторовий вимір.

Заснування шести або семи додаткових розмірів подано в теорії рядка, одна з найвідоміших теорій квантової ваги. Розглядається, що додаткові розміри не розкривають себе через їх невеликість (компактифікація) і характеризуються певним масштабом L, природним виразом якого буде довжина Планка (~10-33 см). Для вивчення цієї ваги довжини на акселераторах необхідно досягти енергії, що також можна порівняти з Planck (~1019 GeV) і близько 1016 разів більше, ніж можливості великого Хадрона Collider.

Альтернативою ущільнення є моделі, які дозволяють додаткові розміри великих або навіть нескінченних розмірів. Ця група включає в себе популярну концепцію «піканка на латуні» Randall - Sundrum, в якій знайомий Всесвіт бачив як окрему чотиривимірну поверхню або шар, що називається гальмом, у вигнутому п'ятивимірному просторі антиде-Сіттера. Четвертий просторовий вимір з характерним радіусом викривлення L залишається невидимимим завдяки тому, що всі взаємодії та частинки Стандартної моделі зосереджені на гальмі, а лише гранати (кільки гравітаційного поля) пропагують в навколишній «об'єм». Цей підхід вирішує довгострокову «ієрархію проблеми» роз’ясування слабкості гравітаційної взаємодії, яка стає очевидним при порівнянні з іншими трьома фундаментальними взаємодією.

Модель Randall-Sundrum має виражені астрофізичні наслідки, в тому числі підвищену швидкість випаровування чорних отворів завдяки радіації Hawking. Вчені вже спробували використовувати цей ефект для оцінки L: у 2009 році Університет Арізона дослідник Тимофій Йохансен знайшов, що дослідження довговідомого рентгенівського бінарного XTE J1118+480, що складається з чорного отвору і еволюціонованої зірки, дозволяє встановити верхній ліміт L L L L L.

Автори пропонують вивчити більше «прості» бінарних систем, елементи яких – чорна діра і нейтронна зірка – можуть бути представлені як точкові маси, які не обмінюються речовинами. Швидке випаровування чорного отвору, описаного в «світі на гальмі» моделі, а природна втрата енергії за системою (за рахунок гравітаційного випромінювання) буде мати протилежні ефекти: в першому випадку велика піввіса орбіти і орбітальний період повинна збільшитися, а в другому - зниження. Наприклад, в подвійному орбітальному періоді 7,75 годин, який включає в себе чорний отвір з масою трьох сонячних батарей і приблизно в два рази як світло нейтронної зірки, швидкість зростання орбітального періоду через втрату маси буде 0,40 мс / рік, і гравітаційне випромінювання дасть зміни -0.12 мс / рік. Вартість L, яка безпосередньо впливає на інтенсивність втрати маси, береться до 10 мкм.

Вартість орбітального періоду, науковці запозичили з подвійного, що входять до складу пулсар PSR B1913+16 та іншої нейтронної зірки. У 1974 році астрономи змогли розрахувати швидкість зміни орбітального періоду, що дорівнює -0.076 ± 0.000 03 м / рік.

Таким чином, ефект втрати маси чорного отвору 0,40 мс/рік легко дискримінований з реалістичною похибкою вимірювання. Якщо спостереження за бінарними, що складається з чорного отвору і нейтронної зірки виготовляються з подібною точністю, то фізики зможуть отримати реді L, вимірюється дробами мікрометра.