Les trous noirs sont des objets astronomiques dotés d'une attraction gravitationnelle extrêmement forte, à partir desquels
Depuis lors, les physiciens ont effectué d'innombrablesdes études théoriques et expérimentales pour mieux comprendre la nature de ces objets cosmologiques. La nouvelle étude élargit la compréhension des scientifiques des caractéristiques, des propriétés et de la dynamique uniques des trous noirs.
Tourbillons et trous noirs
Personnel de l'Université Ludwig Maximilian etL'Institut de physique Max Planck a récemment mené une étude théorique sur l'existence possible de vortex dans les trous noirs. Selon une étude publiée dans la revue Physical Review Letters, ils pourraient théoriquement exister.
Jusqu'à la publication de la nouvelle étude, les scientifiques n'avaient pas étudié les trous noirs en rotation en termes de ce concept. Cependant, non seulement ils peuvent exister. C'est plus une règle qu'une exception.
Qu'ont fait les scientifiques ?
Les scientifiques ont effectué plusieurs calculs.Ils étaient basés sur un modèle quantique de trous noirs récemment développé basé sur des condensats de graviton Bose-Einstein. Rappelons que les gravitons sont d'hypothétiques particules élémentaires sans masse. Ils sont porteurs d'interaction gravitationnelle et de quanta de champ gravitationnel sans charges électriques et autres. Probablement toujours en mouvement à la vitesse de la lumière.
La première image d'un trou noir a été réalisée à partir d'observations du centre de la galaxie M87.
Photo : Collaboration avec le télescope Event Horizon
L'objectif principal de la nouvelle étude est d'étudier les trous noirs en rotation au niveau quantique pour voir s'ils permettent réellement l'existence de structures de vortex.
Parce que la rotation de Bose-Einstein condensedéjà activement étudiés en laboratoire, on sait qu'ils permettent une structure tourbillonnaire s'ils tournent assez vite. Cela a inspiré les scientifiques à les rechercher également dans des modèles de trous noirs en rotation.
Qu'ont découvert les physiciens ?
Dans le cadre de l'étude, les scientifiques ont montré que le noirun trou avec une rotation extrême peut être décrit comme un condensat de graviton avec tourbillon. Notamment, cela est cohérent avec les études précédentes.
Auparavant, les physiciens ont déjà supposé que l'extrêmeLes trous noirs sont résistants au rayonnement de Hawking. Rappelons qu'il s'agit d'un processus hypothétique d'émission par un trou noir de diverses particules élémentaires, principalement des photons. Le rayonnement de Hawking est le principal argument des scientifiques concernant la désintégration des petits trous noirs, qui peut théoriquement survenir lors d'expériences au LHC.
L'étude a également montré que sicharges mobiles, le vortex commun du trou noir capte le flux magnétique du champ de jauge. En conséquence, cela conduit à un rayonnement caractéristique, qui peut être observé expérimentalement. Ainsi, les prédictions théoriques des scientifiques ouvrent de nouvelles possibilités pour observer de nouveaux types de matière, y compris la matière noire des particules milli-chargées.
Croquis d'un trou noir avec de nombreux tourbillons. Les couleurs indiquent l'orientation et les lignes de champ magnétique capturées correspondantes sont marquées en noir. Photo : Dvali et autres.
Comme l'ont noté les auteurs de l'étude, le tourbillon estc'est une caractéristique entièrement nouvelle des trous noirs. Au niveau classique (en dehors de leur structure quantique), ils sont pleinement caractérisés par trois paramètres : la masse, le spin et la charge. Maintenant, les scientifiques ont ajouté le tourbillon à cette liste.
Quelle est la ligne du bas?
Que les scientifiques ont prouvé la prétenduel'existence de vortex dans les trous noirs change la science. Par exemple, cela explique l'inadéquation cosmique : pourquoi les trous noirs avec un spin maximal n'ont pas de rayonnement de Hawking. Ainsi, à l'avenir, cette théorie ouvrira la voie à de nouvelles observations expérimentales et à des conclusions théoriques sur leur nature.
Par exemple, les structures tourbillonnaires des trous noirs peuventexpliquent les champs magnétiques extrêmement puissants qui apparaissent dans les noyaux actifs des galaxies de l'univers. De plus, ils peuvent potentiellement sous-tendre presque tous les champs magnétiques galactiques connus.
À l'avenir, les observations des ondes gravitationnelles de la fusion des trous noirs, dont chacun se distingue par des tourbillons, aideront à étudier les aspects quantiques de l'espace-temps.
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