Godine 1963. matematičar Roy Kerr pronašao je rješenje Einsteinovih jednadžbi koje točno opisuju prostor-vrijeme
Podsjetimo se da je kutni moment fizikalniveličina koja karakterizira količinu rotacijskog gibanja i ovisi o tome koliko se masa okreće, kako je raspoređena u prostoru i kojom se kutnom brzinom odvija sama rotacija.
Što su crne rupe?
Postoje četiri poznate vrste crnih rupa koje pomažupredstaviti rješenja Einsteinovih jednadžbi koje opisuju silu gravitaciju u općoj teoriji relativnosti. Dvije od njih rotiraju: to su Kerr i Kerr-Newman crne rupe.
Fotografija: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, putem Wikimedia Commons
Kerrove crne rupe nazvane su po slavnommatematičar Roy Kerr. Upravo je on pronašao rješenja jednadžbi koje su opisivale ponašanje rotirajuće crne rupe. Kasnije ih je dopunio Ezra Newman. On je točno opisao geometriju prostor-vremena, u kojoj se nalazio masivni objekt, koji je karakteriziran rotacijskim gibanjem. Potonji faktor je ono što razlikuje Kerr-Newmanove crne rupe od Schwarzschildovih rupa, koje su obično statične. Osim toga, Kerr-Newmanove crne rupe imaju ergosferu. Podsjetimo se da je ovo područje prostor-vremena u blizini rotirajuće crne rupe, koja se nalazi između horizonta događaja i statičke granice. Objekti unutar ergosfere neizbježno rotiraju s crnom rupom zbog efekta trzanja leće.
U čemu je problem?
Ako je crna rupa stabilna, na kraju ćevratit će se Kerrovom matematičkom opisu čak i nakon što su ga snažno pogodili gravitacijski valovi. Da su ti svemirski divovi nestabilni, Einsteinova teorija gravitacije morala bi se promijeniti na fundamentalnoj razini, a znanstvena zajednica bi morala revidirati sva znanja o svemirskim divovima. Sve je upućivalo na to da je Kerrova stabilnost opravdana, ali se nije mogla dokazati.
Što su znanstvenici otkrili?
Kako bi riješili problem, znanstvenici su razmotrili to pitanjeo tome mogu li gravitacijski valovi koji padaju u crnu rupu promijeniti ili potpuno uništiti. Na primjer, zamislite čašu za vino, piše Quanta Magazine. Počet će vibrirati i čak se slomiti ako se na njega usmjeri dovoljno zvučnih valova koji točno odgovaraju rezonantnoj frekvenciji kapacitivnosti. Kao rezultat toga, fizičari su se pitali može li se sličan fenomen rezonancije dogoditi kada gravitacijski valovi pogode crnu rupu.
Fotografija: NASA Goddard Space Flight Center
U studiji su znanstvenici to predstavilidogodit će se ako gravitacijski val prijeđe horizont događaja Kerrove crne rupe i završi "unutar" nje. Izračuni su pokazali da bi to moglo promijeniti njegovu masu i rotaciju, ali bi to i dalje bio objekt opisan Kerrovim jednadžbama.
Dakle, istraživači su pokazali da polakoRotirajuće crne rupe nisu "kolabirane" kao rezultat male izloženosti gravitacijskim valovima. Teoretičari se nadaju da će u sljedećih nekoliko godina generalizirati svoje rezultate na slučaj proizvoljnog kutnog momenta.
Koji je zaključak?
Do sada je stabilnost dokazana samo zasporo rotirajućih crnih rupa, gdje je omjer momenta momenta crne rupe i njene mase bio puno manji od 1. Što se tiče brzo rotirajućih objekata, znanstvenici nisu bili tako sigurni. Osim toga, fizičari nisu znali koliko malen mora biti omjer kutne količine gibanja i mase da bi se osigurala ista stabilnost.
Uzimajući u obzir da postoji samo jedan korak u njihovoj dužinidokaz se temelji na pretpostavci malog kutnog momenta, Sergiu Kleinerman sa Sveučilišta Princeton, koautor studije, primijetio je da "ne bi bilo nimalo iznenađujuće da se do kraja desetljeća potpuno razriješi Kerrova hipoteza pojavljuje se stabilnost."
Čitaj više:
Znanstvenici su pronašli crnu rupu koja je 50 puta veća od galaksija
Fizičari su pokazali da se voda na niskim temperaturama pretvara u dvije tekućine
Rusija je izumila leguru koja može izdržati energiju termonuklearnog reaktora
Naslovna fotografija: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons