A csillagászok "szőrt" fedeztek fel a fekete lyukakban

Albert Einstein pillanatától kezdvegravitációs hullámokat fedezett fel egyenleteiben, 105 év telt el - egy pillanat az Univerzum mércéje szerint, és az emberiség számára ez nem annyira. Ennek ellenére az elmúlt évszázadban annyi újat tudtunk meg az Univerzumról! Sokkal többet, mint Einstein számított. Képzelje el, hogy csodálkozik, ha látta a gravitációs hullámok felfedezését vagy egy fekete lyuk első pillanatképének közzétételét. Mit mondhatunk a fizikai Nobel-díjasok 2020-as felfedezéseiről - Roger Penrose Nagy-Britanniából, Reinhard Henzel Németországból és Andrea Gez az Egyesült Államokból jutalmazták. Penrose matematikailag igazolta, hogy fekete lyukaknak kell létrejönniük az űrben közös folyamatban: szupernóva-robbanásokban. Genzel és Gez pedig egy szupermasszív kompakt tárgyat fedeztek fel a Tejútrendszer közepén. A díjazottak által felfedezett égitest lett az első olyan tárgy, amelyet az űrben fedeztek fel, ami feltétlenül fekete lyuk. De ez még nem minden. Nemrégiben egy nemzetközi csillagászcsoport bebizonyította, hogy a forgó fekete lyukaknak lehetnek "hajaik", vagyis további paraméterek, amelyek a felszívódott anyagtól függenek.

A tudósok "szőrt" fedeztek fel a fekete lyukakon!

Nincs haj tétel

A szőr nélküli tétel szerint fekete lyukakEinstein-Maxwell (GTR) gravitációs és elektromágneses egyenleteinek megoldásával írható le, amelyből az következik, hogy a fekete lyukaknak csak három jellemzőjük lehet - tömeg, szögimpulzus (forgási sebesség, spin) és elektromos töltés. Ha ezek az értékek összefolynak, akkor ezeket a fekete lyukakat ikreknek lehet nevezni - a megfigyelő nem lesz képes megkülönböztetni őket egymástól, még akkor sem, ha teljesen más módon alakulnak ki.

Vegye figyelembe, hogy a tábornok matematikai bizonyításanincs hajtétel, ezért hívják a matematikusok hipotézisnek. Mivel nincs más megfigyelhető információ ezekről a fényelnyelő tárgyakról, a tudósok szerint simaak és egyedülállóan "kopaszak" - egyes fizikusok szerint a fekete lyukak haj nélküli kopasz fejre hasonlítanak.

Fekete lyuk - egy tér a térben, amelynek gravitációs vonzereje olyan nagy, hogy még a fény fotonjai sem hagyhatják el.

Egyes fizikusok a fekete lyukakat egy haj nélküli fejhez hasonlítják. De tévedhetnek.

Az új tanulmány eredményei azonban megfogalmaztákmegkérdőjelezte a haj nélküli tételt, vagy legalábbis annak egyetemes alkalmazását: számítógépes szimulációk segítségével a munka szerzői kimutatták, hogy a "szélsőséges" fekete lyukaknak - azoknak, akiknek spinje vagy elektromos töltése teljesen kimerült - több vékony "szőrszáluk" van. A Physical Review D folyóiratban megjelent tanulmány készítői azt is megjegyzik, hogy a fekete lyukak "szőrét" egy napon gravitációs hullámdetektorok (LIGO és VIRGO) segítségével észlelhetik.

Olvasson még izgalmasabb cikkeket a legfrissebb felfedezésekről a fizika és a kozmológia területén a Yandex.Zen csatornánkon. Rendszeresen megjelennek olyan cikkek, amelyek nincsenek az oldalon.

Hol vannak a fekete lyukak "haja"?

Az évek során a tudósok keresték a módjátkeresse meg a szőrtelen tételt különféle kiskapukkal. A kutatók olyan jellemzőket is kerestek, amelyek ismeretlen alapvető mezők létezésére utalnak, amelyek kölcsönhatásba léphetnek a fekete lyukakkal.

2012-ben Stefanos Aretakis matematikus és övéa Torontói Egyetem munkatársai azt sugallták, hogy instabilitás figyelhető meg néhány fekete lyuk eseményhorizontján. Ezek az instabilitások valójában a fekete lyuk eseményhorizontjának egyes területein erősebb gravitációs húzóerőt adnának, mint mások, ami azonos fekete lyukakat tesz lehetővé.

Aretakis és munkatársai munkája megmutatta, hogy az övéka nem forgó szélső fekete lyuk egyszerűsített modelljén megjelenő zavar formájában megjelenő nyom skaláris mezőt hagyhat, így a fekete lyuk „szőrt” kap. Ez volt a „haj”, amelyet a kutatók Aretakis töltésnek neveztek, amely minden fekete lyuk esetében más és más.

A Quanta Magazine szerint ma tudunk rólaegy skaláris mező - a Higgs-mező - létezése. A Higgs-mező azonban instabil és gyorsan bomlik, de nem más skaláris mezők, amelyek a sötét anyaghoz, a sötét energiához és a húrelmélet különféle szálaihoz kapcsolódnak. A Massachusettsi Egyetem kutatócsoportja munkájában kimutatta, hogy a rendkívül forgó fekete lyukaknak meg lehet az Aretakis töltetének gravitációs megfelelője.

A skaláris mezőt néhány gravitációs elméletben használják a gravitációs mező leírására.

- Amit Aretakis felfedezett az övévelmatematikai elemzés az, hogy a láthatáron egy skaláris mező nyoma van - írják a tanulmány szerzői. Ez az úgynevezett Aretakis-töltés, és azt találtuk, hogy hasonló töltés van társítva a gravitációs mezőhöz. "

Lásd még: A fekete lyukak végtelen energiaforrásként használhatók

A fizikusok úgy vélik, hogy a gravitációs haja téridő görbületének zavarai a fekete lyuk eseményhorizontján keletkeznek, és attól függenek, hogy a fekete lyuk hogyan alakult ki. Mivel az egyes fekete lyukak kialakításának pontos részleteiben különbségek vannak, ez azt jelenti, hogy minden fekete lyuknak más a gravitációs szőre, még akkor is, ha a fekete lyukak tömege, forgási sebessége és töltése megegyezik.

Fennáll annak a lehetősége isgravitációs "haj" látható a fekete lyukak összeolvadása során. Vagyis ha valaha is felfedezik a "szőrt", a tudósok értékes betekintést nyerhetnek a fizikába a standard modellen kívül. Vegye figyelembe, hogy az új tanulmány szerzői nem cáfolta a no hair tételt, de bebizonyították, hogy ez nem vonatkozik az összes fekete lyukra.