През 1963 г. математикът Рой Кер намира решение на уравненията на Айнщайн, което точно описва пространство-времето
Спомнете си, че ъгловият импулс е физиченвеличина, която характеризира количеството на въртеливото движение и зависи от това колко маса се върти, как е разпределена в пространството и с каква ъглова скорост се извършва самото въртене.
Какво представляват черните дупки?
Има четири известни вида черни дупки, които помагатпредставят решения на уравненията на Айнщайн, които описват силата на гравитацията в общата теория на относителността. Две от тях се въртят: това са черните дупки Кер и Кер-Нюман.
Снимка: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, чрез Wikimedia Commons
Черните дупки на Кер са кръстени на известнияматематик Рой Кер. Именно той намира решения на уравненията, които описват поведението на въртяща се черна дупка. Впоследствие те бяха допълнени от Езра Нюман. Той точно описва геометрията на пространство-времето, в което има масивен обект, който се характеризира с ротационно движение. Това е последният фактор, който отличава черните дупки на Кер-Нюман от дупките на Шварцшилд, които обикновено са статични. Освен това черните дупки на Кер-Нюман имат ергосфера. Спомнете си, че това е област от време-пространство близо до въртяща се черна дупка, която се намира между хоризонта на събитията и статичната граница. Обектите в рамките на ергосферата неизбежно се въртят с черната дупка поради ефекта на лещите.
Какъв е проблемът?
Ако една черна дупка е стабилна, в крайна сметка ще станеще се върне към математическото описание на Кер, дори след като бъде силно ударено от гравитационни вълни. Ако тези космически гиганти бяха нестабилни, теорията на Айнщайн за гравитацията ще трябва да бъде променена на фундаментално ниво и научната общност ще трябва да преразгледа всички знания за космическите гиганти. Всичко предполагаше, че стабилността на Кер е оправдана, но не можеше да бъде доказана.
Какво откриха учените?
За да решат проблема, учените разгледаха въпросаза това дали гравитационните вълни, попадащи в черна дупка, могат да я променят или напълно да я унищожат. Например, представете си чаша за вино, пише Quanta Magazine. Той ще започне да вибрира и дори ще се счупи, ако към него се насочат достатъчно звукови вълни, точно съответстващи на резонансната честота на капацитета. В резултат на това физиците се чудеха дали подобно явление от резонансен тип може да възникне, когато гравитационните вълни ударят черна дупка.
Снимка: Център за космически полети Годард на НАСА
В проучването учените представиха товаще възникне, ако гравитационна вълна пресече хоризонта на събитията на черна дупка на Кер и попадне „вътре“ в нея. Изчисленията показаха, че това може да промени неговата маса и въртене, но все пак ще бъде обектът, описан от уравненията на Кер.
Така изследователите са показали, че бавноВъртящите се черни дупки не се „свиват“ в резултат на малко излагане на гравитационни вълни. Теоретиците се надяват, че през следващите няколко години ще обобщят резултатите си в случай на произволен ъглов момент.
Какъв е долният ред?
Досега стабилността е доказана само забавно въртящи се черни дупки, където съотношението на ъгловия импулс на черната дупка към нейната маса беше много по-малко от 1. Що се отнася до бързо въртящите се обекти, учените не бяха толкова сигурни. Освен това физиците не знаеха колко малко трябва да бъде съотношението на ъгловия момент към масата, за да се осигури същата стабилност.
Като се има предвид, че има само една стъпка в техния дългдоказателството се основава на предположението за малък ъглов импулс, Серджиу Клайнерман от Принстънския университет, съавтор на изследването, отбеляза, че „изобщо не би било изненадващо, ако до края на десетилетието бъде постигнато пълно разрешение на хипотезата на Кер на стабилност се появява."
Прочетете още:
Учени откриха черна дупка, която е 50 пъти по-голяма от галактиките
Физиците доказаха, че водата се превръща в две течности при ниски температури
Русия е изобретила сплав, която може да издържи на енергията на термоядрен реактор
Заглавна снимка: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons