Schwarze Löcher sind astronomische Objekte mit extrem starker Gravitationsanziehung, von denen
Seitdem haben Physiker unzählige durchgeführttheoretische und experimentelle Studien zum besseren Verständnis der Natur dieser kosmologischen Objekte. Die neue Studie erweitert das Verständnis der Wissenschaftler für die einzigartigen Merkmale, Eigenschaften und Dynamiken von Schwarzen Löchern.
Wirbel und Schwarze Löcher
Mitarbeiter der Ludwig-Maximilians-Universität undDas Max-Planck-Institut für Physik hat kürzlich eine theoretische Studie zur möglichen Existenz von Wirbeln in Schwarzen Löchern durchgeführt. Laut einer in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlichten Studie könnten sie theoretisch existieren.
Bis zur Veröffentlichung der neuen Studie hatten Wissenschaftler rotierende Schwarze Löcher nicht im Hinblick auf dieses Konzept untersucht. Sie können jedoch nicht nur existieren. Dies ist eher eine Regel als eine Ausnahme.
Was haben die Wissenschaftler getan?
Wissenschaftler haben mehrere Berechnungen durchgeführt.Sie basierten auf einem kürzlich entwickelten Quantenmodell von Schwarzen Löchern auf der Grundlage von Graviton-Bose-Einstein-Kondensaten. Denken Sie daran, dass Gravitonen hypothetische masselose Elementarteilchen sind. Sie sind Träger gravitativer Wechselwirkungs- und Gravitationsfeldquanten ohne elektrische und andere Ladungen. Vermutlich immer mit Lichtgeschwindigkeit.
Das erste Bild eines Schwarzen Lochs wurde anhand von Beobachtungen im Zentrum der Galaxie M87 gemacht.
Foto: Event Horizon Telescope Collaboration
Das Hauptziel der neuen Studie ist es, sich drehende Schwarze Löcher auf Quantenebene zu untersuchen, um zu sehen, ob sie wirklich die Existenz von Wirbelstrukturen ermöglichen.
Weil rotierende Bose-Einstein-Kondensate entstehenbereits aktiv in Labors untersucht, ist bekannt, dass sie eine Wirbelstruktur ermöglichen, wenn sie schnell genug rotieren. Dies inspirierte Wissenschaftler dazu, sie auch in Modellen rotierender Schwarzer Löcher zu suchen.
Was haben Physiker herausgefunden?
Im Rahmen der Studie zeigten Wissenschaftler, dass SchwarzEin Loch mit extremem Spin kann als Gravitonenkondensat mit Vorticity beschrieben werden. Dies steht insbesondere im Einklang mit früheren Studien.
Zuvor haben Physiker dieses Extrem bereits angenommenSchwarze Löcher sind resistent gegen Hawking-Strahlung. Denken Sie daran, dass dies ein hypothetischer Prozess der Emission verschiedener Elementarteilchen, hauptsächlich Photonen, durch ein Schwarzes Loch ist. Hawking-Strahlung ist das Hauptargument der Wissenschaftler bezüglich des Zerfalls kleiner Schwarzer Löcher, die theoretisch bei Experimenten am LHC entstehen können.
Die Studie zeigte auch, dass wennMobile Ladungen, der gemeinsame Wirbel des Schwarzen Lochs fängt den magnetischen Fluss des Eichfelds ein. Im Ergebnis führt dies zu einer charakteristischen Strahlung, die experimentell beobachtet werden kann. Somit eröffnen die theoretischen Vorhersagen der Wissenschaftler neue Möglichkeiten, neue Arten von Materie zu beobachten, einschließlich dunkler Materie aus Milliladungsteilchen.
Skizze eines Schwarzen Lochs mit vielen Wirbeln. Farben zeigen die Orientierung an, und die entsprechenden erfassten Magnetfeldlinien sind schwarz markiert. Foto: Dvali und andere.
Wie die Autoren der Studie feststellten, ist VorticityDies ist eine völlig neue Eigenschaft von Schwarzen Löchern. Auf der klassischen Ebene (abgesehen von ihrer Quantenstruktur) werden sie vollständig durch drei Parameter charakterisiert: Masse, Spin und Ladung. Jetzt haben Wissenschaftler dieser Liste Vorticity hinzugefügt.
Was ist das Endergebnis?
Dass Wissenschaftler das Angebliche bewiesen habenDie Existenz von Wirbeln in Schwarzen Löchern verändert die Wissenschaft. Dies erklärt zum Beispiel die kosmische Fehlanpassung: Warum schwarze Löcher mit maximalem Spin keine Hawking-Strahlung haben. Somit wird diese Theorie in Zukunft den Weg für neue experimentelle Beobachtungen und theoretische Schlussfolgerungen über ihre Natur ebnen.
Das können zum Beispiel die Wirbelstrukturen von Schwarzen Löchernerklären die extrem starken Magnetfelder, die in den aktiven Kernen von Galaxien im Universum entstehen. Darüber hinaus können sie potenziell fast allen bekannten galaktischen Magnetfeldern zugrunde liegen.
In Zukunft werden Gravitationswellenbeobachtungen der Verschmelzung von Schwarzen Löchern, die sich jeweils durch Wirbel auszeichnen, helfen, die Quantenaspekte der Raumzeit zu untersuchen.
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