Οι μαύρες τρύπες είναι αστρονομικά αντικείμενα με εξαιρετικά ισχυρή βαρυτική έλξη, από τα οποία
Από τότε, οι φυσικοί έχουν πραγματοποιήσει αμέτρητεςθεωρητικές και πειραματικές μελέτες για την καλύτερη κατανόηση της φύσης αυτών των κοσμολογικών αντικειμένων. Η νέα μελέτη διευρύνει την κατανόηση των επιστημόνων για τα μοναδικά χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες και τη δυναμική των μαύρων τρυπών.
Δίνες και μαύρες τρύπες
Προσωπικό του Πανεπιστημίου Ludwig Maximilian καιΤο Ινστιτούτο Φυσικής Max Planck διεξήγαγε πρόσφατα μια θεωρητική μελέτη για την πιθανή ύπαρξη δίνων σε μαύρες τρύπες. Σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review Letters, θεωρητικά θα μπορούσαν να υπάρχουν.
Μέχρι τη δημοσίευση της νέας μελέτης, οι επιστήμονες δεν είχαν μελετήσει τις περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες από την άποψη αυτής της ιδέας. Ωστόσο, όχι μόνο μπορούν να υπάρχουν. Αυτό είναι περισσότερο κανόνας παρά εξαίρεση.
Τι έχουν κάνει οι επιστήμονες;
Οι επιστήμονες έχουν κάνει αρκετούς υπολογισμούς.Βασίστηκαν σε ένα κβαντικό μοντέλο μαύρων οπών που αναπτύχθηκε πρόσφατα με βάση τα συμπυκνώματα γκραβιτών Bose-Einstein. Θυμηθείτε ότι τα γκραβιτόνια είναι υποθετικά στοιχειώδη σωματίδια χωρίς μάζα. Είναι φορείς βαρυτικής αλληλεπίδρασης και κβάντα βαρυτικού πεδίου χωρίς ηλεκτρικά και άλλα φορτία. Προφανώς κινείται πάντα με την ταχύτητα του φωτός.
Η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας έγινε χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις του κέντρου του γαλαξία M87.
Φωτογραφία: Event Horizon Telescope Collaboration
Ο βασικός στόχος της νέας μελέτης είναι να μελετήσει τις περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες σε κβαντικό επίπεδο για να δούμε αν πράγματι επιτρέπουν την ύπαρξη δομών δίνης.
Επειδή το περιστρεφόμενο Bose-Einstein συμπυκνώνειέχουν ήδη μελετηθεί ενεργά σε εργαστήρια, είναι γνωστό ότι επιτρέπουν μια δομή στροβιλισμού εάν περιστρέφονται αρκετά γρήγορα. Αυτό ενέπνευσε τους επιστήμονες να τις αναζητήσουν και σε μοντέλα περιστρεφόμενων μαύρων τρυπών.
Τι ανακάλυψαν οι φυσικοί;
Ως μέρος της μελέτης, οι επιστήμονες έδειξαν ότι το μαύρομια τρύπα με ακραίο σπιν μπορεί να περιγραφεί ως συμπύκνωμα γκραβιτών με στροβιλισμό. Συγκεκριμένα, αυτό είναι σύμφωνο με προηγούμενες μελέτες.
Προηγουμένως, οι φυσικοί είχαν ήδη υποθέσει αυτό το ακραίοΟι μαύρες τρύπες είναι ανθεκτικές στην ακτινοβολία Hawking. Θυμηθείτε ότι πρόκειται για μια υποθετική διαδικασία εκπομπής από μια μαύρη τρύπα διαφόρων στοιχειωδών σωματιδίων, κυρίως φωτονίων. Η ακτινοβολία Hawking είναι το κύριο επιχείρημα των επιστημόνων σχετικά με τη διάσπαση των μικρών μαύρων τρυπών, που θεωρητικά μπορεί να προκύψουν κατά τη διάρκεια πειραμάτων στο LHC.
Η μελέτη έδειξε επίσης ότι εάνκινητά φορτία, η κοινή δίνη της μαύρης τρύπας συλλαμβάνει τη μαγνητική ροή του πεδίου μετρητή. Ως αποτέλεσμα, αυτό οδηγεί σε χαρακτηριστική ακτινοβολία, η οποία μπορεί να παρατηρηθεί πειραματικά. Έτσι, οι θεωρητικές προβλέψεις των επιστημόνων ανοίγουν νέες δυνατότητες για την παρατήρηση νέων τύπων ύλης, συμπεριλαμβανομένης της σκοτεινής ύλης από σωματίδια με φορτίο milli.
Σκίτσο μιας μαύρης τρύπας με πολλές δίνες. Τα χρώματα υποδεικνύουν τον προσανατολισμό και οι αντίστοιχες γραμμές μαγνητικού πεδίου σημειώνονται με μαύρο χρώμα. Φωτογραφία: Dvali και άλλοι.
Όπως σημείωσαν οι συγγραφείς της μελέτης, η δίνη είναιΑυτό είναι ένα εντελώς νέο χαρακτηριστικό των μαύρων τρυπών. Στο κλασικό επίπεδο (εκτός από την κβαντική τους δομή), χαρακτηρίζονται πλήρως από τρεις παραμέτρους: μάζα, σπιν και φορτίο. Τώρα οι επιστήμονες έχουν προσθέσει τη δίνη σε αυτή τη λίστα.
Ποια είναι η κατώτατη γραμμή;
Ότι οι επιστήμονες απέδειξαν το υποτιθέμενοη ύπαρξη δίνων στις μαύρες τρύπες αλλάζει την επιστήμη. Για παράδειγμα, αυτό εξηγεί την κοσμική αναντιστοιχία: γιατί οι μαύρες τρύπες με μέγιστη περιστροφή δεν έχουν ακτινοβολία Hawking. Έτσι, στο μέλλον, αυτή η θεωρία θα ανοίξει το δρόμο για νέες πειραματικές παρατηρήσεις και θεωρητικά συμπεράσματα για τη φύση τους.
Για παράδειγμα, οι δομές στροβιλισμού των μαύρων οπών μπορούνεξηγούν τα εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία που προκύπτουν στους ενεργούς πυρήνες των γαλαξιών στο σύμπαν. Επιπλέον, μπορούν ενδεχομένως να αποτελούν τη βάση σχεδόν όλων των γνωστών γαλαξιακών μαγνητικών πεδίων.
Στο μέλλον, οι παρατηρήσεις των βαρυτικών κυμάτων της συγχώνευσης μαύρων οπών, καθεμία από τις οποίες διακρίνεται από δίνες, θα βοηθήσουν στη μελέτη των κβαντικών πτυχών του χωροχρόνου.
Διαβάστε περισσότερα:
Το διαστημικό αεροπλάνο θα παραδώσει φορτίο στο ISS και θα προσγειωθεί σε ένα κανονικό "αεροδρόμιο"
Το αστέρι πλησίασε τη μαύρη τρύπα και διαλύθηκε: οι επιστήμονες το παρατήρησαν από τρία τηλεσκόπια
Οι επιστήμονες έχουν βρει ίχνη γενετικών μεταλλάξεων στο αίμα κάθε ανθρώπου που έχει βρεθεί στο διάστημα