Vuonna 1963 matemaatikko Roy Kerr löysi ratkaisun Einsteinin yhtälöihin, jotka kuvasivat tarkasti aika-avaruutta.
Muista, että kulmaliikemäärä on fyysinensuuruus, joka kuvaa pyörivän liikkeen määrää ja riippuu siitä, kuinka paljon massaa pyörii, kuinka se jakautuu avaruudessa ja millä kulmanopeudella itse pyöriminen tapahtuu.
Mitä ovat mustat aukot?
On olemassa neljä tunnettua tyyppiä mustia aukkoja, jotka auttavatesittää ratkaisuja Einsteinin yhtälöihin, jotka kuvaavat painovoimaa yleisessä suhteellisuusteoriassa. Kaksi niistä pyörii: nämä ovat Kerrin ja Kerr-Newmanin mustat aukot.
Kuva: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, Wikimedia Commonsin kautta
Kerrin mustat aukot on nimetty kuuluisan mukaanmatemaatikko Roy Kerr. Hän löysi ratkaisut pyörivän mustan aukon käyttäytymistä kuvaaviin yhtälöihin. Myöhemmin niitä täydensi Ezra Newman. Hän kuvasi tarkasti aika-avaruuden geometrian, jossa oli massiivinen esine, jolle on ominaista pyörivä liike. Jälkimmäinen tekijä erottaa Kerr-Newmanin mustat aukot Schwarzschildin aukoista, jotka ovat yleensä staattisia. Lisäksi Kerr-Newmanin mustilla aukoilla on ergosfääri. Muista, että tämä on aika-avaruusalue lähellä pyörivää mustaa aukkoa, joka sijaitsee tapahtumahorisontin ja staattisen rajan välissä. Ergosfäärissä olevat esineet pyörivät väistämättä mustan aukon mukana Lense-Thirring-ilmiön vuoksi.
Mikä on ongelma?
Jos musta aukko on vakaa, se lopulta pysyypalaa Kerrin matemaattiseen kuvaukseen, vaikka painovoima-aallot ovat iskeneet siihen. Jos nämä avaruusjättiläiset olisivat epävakaita, Einsteinin painovoimateoriaa täytyisi muuttaa perustasolla ja tiedeyhteisön täytyisi tarkistaa kaikki tieto avaruusjättiläisistä. Kaikki viittasi siihen, että Kerrin vakaus oli perusteltua, mutta sitä ei voitu todistaa.
Mitä tutkijat selvisivät?
Ongelman ratkaisemiseksi tutkijat tarkastelivat kysymystäsiitä, voivatko mustaan aukkoon putoavat gravitaatioaallot muuttaa tai tuhota sen kokonaan. Kuvittele esimerkiksi viinilasi, kirjoittaa Quanta Magazine. Se alkaa värähdellä ja jopa rikkoutua, jos siihen kohdistetaan riittävästi ääniaaltoja, jotka vastaavat täsmälleen kapasitanssin resonanssitaajuutta. Tämän seurauksena fyysikot pohtivat, voisiko samanlainen resonanssityyppinen ilmiö tapahtua, kun gravitaatioaallot osuvat mustaan aukkoon.
Kuva: NASA Goddard Space Flight Center
Tutkimuksessa tutkijat esittivät sentapahtuu, jos gravitaatioaalto ylittää Kerrin mustan aukon tapahtumahorisontin ja päätyy sen "sisään". Laskelmat osoittivat, että tämä voisi muuttaa sen massaa ja pyörimisnopeutta, mutta se olisi silti Kerr-yhtälöiden kuvaama kohde.
Näin ollen tutkijat ovat osoittaneet, että hitaastiPyörivät mustat aukot eivät "lupaudu" pienestä altistumisesta gravitaatioaalloille. Teoreetikot toivovat, että lähivuosina he yleistävät tulokset mielivaltaisen kulmamomentin tapaukseen.
Mikä lopputulos on?
Toistaiseksi vakaus on todistettu vainhitaasti pyöriviä mustia aukkoja, joissa mustan aukon kulmamomentin suhde sen massaan oli paljon pienempi kuin 1. Nopeasti pyörivistä esineistä tutkijat eivät olleet niin varmoja. Lisäksi fyysikot eivät tienneet, kuinka pieni liikemäärän ja massan suhteen täytyy olla saman vakauden aikaansaamiseksi.
Ottaen huomioon, että heidän pituudessaan on vain yksi askeltodiste perustuu oletukseen pienestä kulmaliikemäärästä, Sergiu Kleinerman Princetonin yliopistosta, tutkimuksen toinen kirjoittaja, totesi, että "ei olisi ollenkaan yllättävää, jos Kerr-hypoteesi ratkeaisi kokonaan vuosikymmenen loppuun mennessä. vakaus näkyy."
Lue lisää:
Tutkijat ovat löytäneet mustan aukon, joka on 50 kertaa galaksia suurempi
Fyysikot ovat osoittaneet, että vesi muuttuu kahdeksi nesteeksi matalissa lämpötiloissa
Venäjä on keksinyt metalliseoksen, joka kestää lämpöydinreaktorin energian
Kansikuva: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons