1963 fand der Mathematiker Roy Kerr eine Lösung für Einsteins Gleichungen, die die Raumzeit genau beschrieb
Denken Sie daran, dass der Drehimpuls ein physikalischer isteine Größe, die das Ausmaß der Rotationsbewegung charakterisiert und davon abhängt, wie viel Masse rotiert, wie sie im Raum verteilt ist und mit welcher Winkelgeschwindigkeit die Rotation selbst erfolgt.
Was sind Schwarze Löcher?
Es gibt vier bekannte Arten von Schwarzen Löchern, die helfenPräsentieren Sie Lösungen für Einsteins Gleichungen, die die Schwerkraft in der Allgemeinen Relativitätstheorie beschreiben. Zwei davon rotieren: das sind die Schwarzen Löcher Kerr und Kerr-Newman.
Foto: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, über Wikimedia Commons
Schwarze Kerr-Löcher sind nach dem berühmten benanntMathematiker Roy Kerr. Er war es, der Lösungen für die Gleichungen fand, die das Verhalten eines rotierenden Schwarzen Lochs beschrieben. Anschließend wurden sie von Ezra Newman ergänzt. Er beschrieb genau die Geometrie der Raumzeit, in der es ein massives Objekt gab, das durch Rotationsbewegung gekennzeichnet ist. Letzteres unterscheidet Kerr-Newman-Schwarze Löcher von Schwarzschild-Löchern, die normalerweise statisch sind. Darüber hinaus haben Kerr-Newman-Schwarze Löcher eine Ergosphäre. Denken Sie daran, dass dies eine Region der Raumzeit in der Nähe eines rotierenden Schwarzen Lochs ist, das sich zwischen dem Ereignishorizont und der statischen Grenze befindet. Objekte in der Ergosphäre rotieren aufgrund des Lense-Thirring-Effekts zwangsläufig mit dem Schwarzen Loch.
Was ist das Problem?
Wenn ein Schwarzes Loch stabil ist, wird es das irgendwannwird zu Kerrs mathematischer Beschreibung zurückkehren, selbst nachdem er hart von Gravitationswellen getroffen wurde. Wenn diese Weltraumgiganten instabil wären, müsste Einsteins Gravitationstheorie grundlegend geändert werden, und die wissenschaftliche Gemeinschaft müsste alles Wissen über Weltraumgiganten revidieren. Alles deutete darauf hin, dass Kerrs Stabilität gerechtfertigt war, aber sie konnte nicht bewiesen werden.
Was haben die Wissenschaftler herausgefunden?
Um das Problem zu lösen, untersuchten die Wissenschaftler die Fragedarüber, ob Gravitationswellen, die in ein Schwarzes Loch einfallen, dieses verändern oder vollständig zerstören können. Stellen Sie sich zum Beispiel ein Weinglas vor, schreibt das Quanta Magazine. Es beginnt zu vibrieren und bricht sogar, wenn genügend Schallwellen darauf gerichtet sind, die genau der Resonanzfrequenz der Kapazität entsprechen. Infolgedessen fragten sich die Physiker, ob ein ähnliches Phänomen vom Resonanztyp auftreten könnte, wenn Gravitationswellen auf ein Schwarzes Loch treffen.
Foto: NASA Goddard Space Flight Center
Das stellten Wissenschaftler in der Studie vorentsteht, wenn eine Gravitationswelle den Ereignishorizont eines Kerr-Schwarzen Lochs durchquert und „in“ diesem landet. Berechnungen ergaben, dass dieses seine Masse und Rotation ändern könnte, es aber immer noch das durch die Kerr-Gleichungen beschriebene Objekt wäre.
So haben Forscher das langsam gezeigtRotierende Schwarze Löcher werden nicht „kollabiert“, wenn sie nur wenig Gravitationswellen ausgesetzt sind. Die Theoretiker hoffen, dass sie ihre Ergebnisse in den nächsten Jahren auf den Fall eines beliebigen Drehimpulses verallgemeinern können.
Was ist das Endergebnis?
Bisher wurde die Stabilität nur für nachgewiesenlangsam rotierende Schwarze Löcher, bei denen das Verhältnis des Drehimpulses des Schwarzen Lochs zu seiner Masse viel kleiner als 1 war. Bei schnell rotierenden Objekten waren sich die Wissenschaftler nicht so sicher. Außerdem wussten die Physiker nicht, wie klein das Verhältnis von Drehimpuls zu Masse sein muss, um die gleiche Stabilität zu erreichen.
Wenn man bedenkt, dass es nur einen Schritt in ihrer langen Zeit gibtDer Beweis basiert auf der Annahme eines kleinen Drehimpulses, bemerkte Sergiu Kleinerman von der Princeton University, Co-Autor der Studie, dass "es überhaupt nicht überraschend wäre, wenn bis zum Ende des Jahrzehnts eine vollständige Auflösung der Kerr-Hypothese erreicht würde Stabilität erscheint."
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Titelbild: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons