общ, изследване, технология

Астрономите са открили "коса" в черни дупки

От момента, в който Алберт Айнщайноткри гравитационни вълни в уравненията си, изминаха 105 години - миг по стандартите на Вселената, а за човечеството това не е толкова много. Въпреки това през изминалия век научихме толкова много ново за Вселената! Много повече, отколкото Айнщайн е очаквал. Представете си учудването му, ако е видял откриването на гравитационни вълни или публикуването на първата снимка на черна дупка. Какво можем да кажем за откритията на лауреатите на Нобелова награда за физика през 2020 г. - Роджър Пенроуз от Великобритания, Райнхард Хенцел от Германия и Андреа Гез от САЩ. Пенроуз математически доказа, че черните дупки трябва да възникнат в процес, общ за космоса: експлозии на свръхнова. А Генцел и Гез откриха свръхмасивен компактен обект в центъра на Млечния път. Откритото от лауреатите небесно тяло стана първият обект, открит в космоса, което е абсолютно определено черна дупка. Но това не е всичко. Наскоро международен екип от астрономи доказа, че въртящите се черни дупки могат да имат „косми“, тоест допълнителни параметри, които зависят от абсорбираната материя.

Учените са открили "коса" в черни дупки!

Няма теорема за косата

Според теоремата за липса на коса, черни дупкиможе да се опише чрез решаване на гравитационните и електромагнитните уравнения на Айнщайн-Максуел (GTR), от които следва, че черните дупки могат да имат само три характеристики - маса, ъглов момент (скорост на въртене, въртене) и електрически заряд. Ако тези стойности се сближат, тогава тези черни дупки могат да се нарекат близнаци - наблюдателят няма да може да ги различава един от друг, дори ако са формирани по напълно различни начини.

Имайте предвид, че математическото доказателство за общотоне съществува теорема за косата, поради което математиците я наричат ​​хипотеза. Тъй като няма друга видима информация за тези обекти, поглъщащи светлината, те изглеждат на учените гладки и уникално „плешиви“ - някои физици казват, че черните дупки приличат на плешива глава без косми.

Черна дупка - регион в пространство-време, гравитационното привличане на който е толкова голямо, че дори фотоните светлина не могат да го напуснат.

Някои физици сравняват черните дупки с глава без коса. Но те може да грешат.

Резултатите от новото проучване обаче са поставенипоставя под съмнение теоремата за липса на косми или поне нейното универсално приложение: с помощта на компютърни симулации авторите на работата демонстрират, че „екстремните“ черни дупки - тези, чийто спин или електрически заряд е напълно изчерпан - имат няколко тънки „косми ". Авторите на изследването, публикувано в списанието Physical Review D, също отбелязват, че „космите“ от черните дупки един ден могат да бъдат открити с помощта на гравитационни детектори на вълни (LIGO и VIRGO).

Прочетете още по-завладяващи статии за най-новите открития в областта на физиката и космологията на нашия канал в Yandex.Zen. Редовно се публикуват статии, които не са на сайта.

Къде черните дупки имат "коса"?

През годините учените търсят начини дазаобиколете теоремата без коса с различни вратички. Изследователите също така търсеха характеристики, които да показват съществуването на неизвестни фундаментални полета, които могат да взаимодействат с черните дупки.

През 2012 г. математикът Стефанос Аретакис и неговитеколеги от университета в Торонто предполагат, че може да се наблюдават нестабилности на хоризонта на събитията на някои черни дупки. Тези нестабилности всъщност биха дали на някои региони от хоризонта на събитията на черната дупка по-силно гравитационно привличане от други, което прави идентичните черни дупки различими.

Работата на Аретакис и неговите колеги показа, че тяхнатаследа под формата на смущение върху опростен модел на невъртяща се екстремна черна дупка може да остави скаларно поле, давайки на черната дупка „коса“. Именно „косата“ изследователите нарекоха заряда на Аретакис, който е различен за всяка черна дупка.

Според списание Quanta днес знаем засъществуването на едно скаларно поле - полето на Хигс. Полето на Хигс обаче е нестабилно и бързо се разпада, но не и други скаларни полета, свързани с тъмната материя, тъмната енергия и различни нишки на теорията на струните. Екип от изследователи от Университета в Масачузетс показа в своята работа, че изключително въртящите се черни дупки могат да имат гравитационния еквивалент на заряда на Аретакис.

Скаларното поле в някои теории за гравитацията се използва за описание на гравитационното поле.

„Това, което Аретакис откри с неговотоматематическият анализ е, че на хоризонта има следа от скаларно поле, - пишат авторите на изследването. Това е така нареченият заряд на Аретакис и ние открихме, че има подобен заряд, свързан с гравитационното поле. "

Вижте също: Черните дупки могат да се използват като източник на безкрайна енергия

Физиците вярват, че гравитационната косавъзникват от смущения в кривината на пространство-времето в хоризонта на събитията на черната дупка и зависят от това как е била образувана черната дупка. Тъй като има разлики в точните подробности за това как се образува всяка черна дупка, това означава, че всяка черна дупка ще има различна гравитационна коса, дори ако масата, скоростта на въртене и зарядът на черните дупки са еднакви.

Съществува и възможността товагравитационна "коса" може да се види по време на сливането на черни дупки. Тоест, ако „косата“ някога бъде открита, учените могат да получат ценна информация за физиката извън стандартния модел. Имайте предвид, че авторите на новото проучване не опроверга теоремата за липсата на коса, но са показали, че не се отнася за всички черни дупки.