1963-ban Roy Kerr matematikus olyan megoldást talált Einstein egyenleteire, amely pontosan leírja a téridőt.
Emlékezzünk vissza, hogy a szögimpulzus fizikaiolyan mennyiség, amely a forgómozgás mértékét jellemzi, és attól függ, hogy mekkora tömeg forog, hogyan oszlik el a térben, és milyen szögsebességgel megy végbe maga a forgás.
Mik azok a fekete lyukak?
A fekete lyukak négy típusa ismert, amelyek segítenekmegoldásokat mutat be az Einstein-egyenletekre, amelyek leírják a gravitációs erőt az általános relativitáselméletben. Ezek közül kettő forog: ezek a Kerr és Kerr-Newman fekete lyukak.
Fotó: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, a Wikimedia Commons segítségével
A Kerr fekete lyukakat a híresről nevezték elmatematikus, Roy Kerr. Ő talált megoldást a forgó fekete lyuk viselkedését leíró egyenletekre. Ezt követően Ezra Newman egészítette ki őket. Pontosan leírta a téridő geometriáját, amelyben egy masszív tárgy volt, amelyet forgó mozgás jellemez. Ez utóbbi tényező különbözteti meg a Kerr-Newman fekete lyukakat a Schwarzschild-lyukaktól, amelyek általában statikusak. Ezenkívül a Kerr-Newman fekete lyukaknak van ergoszférája. Emlékezzünk vissza, hogy ez egy forgó fekete lyuk közelében lévő téridő régió, amely az eseményhorizont és a statikus határ között helyezkedik el. Az ergoszférán belüli objektumok a Lense-Thirring effektus miatt elkerülhetetlenül együtt forognak a fekete lyukkal.
Mi a probléma?
Ha egy fekete lyuk stabil, akkor végül is az leszvissza fog térni Kerr matematikai leírásához, még akkor is, ha a gravitációs hullámok erősen sújtották. Ha ezek az űróriások instabilok lennének, akkor Einstein gravitációs elméletét alapvetően meg kellene változtatni, és a tudományos közösségnek felül kellene vizsgálnia az űróriásokról szóló összes ismeretet. Minden arra utalt, hogy Kerr stabilitása jogos, de ezt nem lehetett bizonyítani.
Mit tudtak meg a tudósok?
A probléma megoldása érdekében a tudósok megvizsgálták a kérdéstarról, hogy a fekete lyukba zuhanó gravitációs hullámok képesek-e megváltoztatni vagy teljesen elpusztítani azt. Képzeljünk el például egy borospoharat – írja a Quanta Magazine. Rezegni kezd, sőt meg is szakad, ha elegendő hanghullám irányul rá, pontosan megegyezve a kapacitás rezonanciafrekvenciájával. Ennek eredményeként a fizikusok azon töprengtek, vajon előfordulhat-e hasonló rezonancia jellegű jelenség, amikor a gravitációs hullámok eltalálják a fekete lyukat.
Fotó: NASA Goddard Space Flight Center
A tanulmányban a tudósok azt mutatták beakkor fog bekövetkezni, ha egy gravitációs hullám keresztezi egy Kerr fekete lyuk eseményhorizontját, és „belül” köt ki. A számítások azt mutatták, hogy ez megváltoztathatja a tömegét és a forgását, de továbbra is a Kerr-egyenletek által leírt objektum marad.
Így a kutatók kimutatták, hogy lassanA forgó fekete lyukak nem „összeomlanak” a gravitációs hullámok kismértékű kitettsége következtében. A teoretikusok azt remélik, hogy a következő néhány évben eredményeiket az önkényes szögimpulzus esetére általánosítják.
Mi a lényeg?
A stabilitás eddig csak a számára bizonyítottlassan forgó fekete lyukak, ahol a fekete lyuk szögimpulzusának tömegéhez viszonyított aránya jóval kisebb volt, mint 1. Ami a gyorsan forgó objektumokat illeti, a tudósok nem voltak ilyen biztosak. Ráadásul a fizikusok nem tudták, hogy a szögimpulzus és a tömeg arányának milyen kicsinek kell lennie ahhoz, hogy ugyanazt a stabilitást biztosítsa.
Figyelembe véve, hogy csak egy lépés van a hosszúságbanSergiu Kleinerman, a Princeton Egyetem munkatársa, a tanulmány társszerzője megjegyezte, hogy "egyáltalán nem lenne meglepő, ha az évtized végére a Kerr-hipotézis teljes mértékben feloldódna. megjelenik a stabilitás."
Olvass tovább:
A tudósok egy fekete lyukat találtak, amely 50-szer nagyobb, mint a galaxisok
A fizikusok kimutatták, hogy a víz alacsony hőmérsékleten két folyadékká alakul
Oroszország feltalált egy olyan ötvözetet, amely képes ellenállni a termonukleáris reaktor energiájának
Borítókép: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons