I buchi neri sono oggetti astronomici con un'attrazione gravitazionale estremamente forte, da cui
Da allora, i fisici hanno realizzato innumerevolistudi teorici e sperimentali per comprendere meglio la natura di questi oggetti cosmologici. Il nuovo studio amplia la comprensione degli scienziati delle caratteristiche uniche, delle proprietà e della dinamica dei buchi neri.
Vortici e buchi neri
Personale dell'Università Ludwig Maximilian eL'Istituto di fisica Max Planck ha recentemente condotto uno studio teorico sulla possibile esistenza di vortici nei buchi neri. Secondo uno studio pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, teoricamente potrebbero esistere.
Fino alla pubblicazione del nuovo studio, gli scienziati non avevano studiato i buchi neri rotanti in termini di questo concetto. Tuttavia, non solo possono esistere. Questa è più una regola che un'eccezione.
Che cosa hanno fatto gli scienziati?
Gli scienziati hanno eseguito diversi calcoli.Si basavano su un modello quantistico di buchi neri sviluppato di recente basato sui condensati gravitoni di Bose-Einstein. Ricordiamo che i gravitoni sono ipotetiche particelle elementari prive di massa. Sono portatori di interazione gravitazionale e quanti di campo gravitazionale senza cariche elettriche e di altro tipo. Presumibilmente sempre in movimento alla velocità della luce.
La prima immagine di un buco nero è stata realizzata utilizzando le osservazioni del centro della galassia M87.
Foto: collaborazione con il telescopio Event Horizon
L'obiettivo principale del nuovo studio è studiare i buchi neri rotanti a livello quantistico per vedere se consentono davvero l'esistenza di strutture a vortice.
Perché la rotazione di Bose-Einstein condensagià attivamente studiati nei laboratori, è noto che consentono una struttura a vortice se ruotano abbastanza velocemente. Questo ha ispirato gli scienziati a cercarli anche in modelli di buchi neri rotanti.
Cosa hanno scoperto i fisici?
Come parte dello studio, gli scienziati hanno dimostrato che è neroun buco con spin estremo può essere descritto come un condensato di gravitoni con vorticità. In particolare, questo è coerente con gli studi precedenti.
In precedenza, i fisici avevano già ipotizzato quell'estremoI buchi neri sono resistenti alle radiazioni di Hawking. Ricordiamo che si tratta di un ipotetico processo di emissione da parte di un buco nero di varie particelle elementari, principalmente fotoni. La radiazione di Hawking è l'argomento principale degli scienziati riguardo al decadimento di piccoli buchi neri, che teoricamente possono sorgere durante gli esperimenti all'LHC.
Lo studio ha anche mostrato che secariche mobili, il vortice comune del buco nero cattura il flusso magnetico del campo di gauge. Di conseguenza, questo porta alla radiazione caratteristica, che può essere osservata sperimentalmente. Pertanto, le previsioni teoriche degli scienziati aprono nuove possibilità per l'osservazione di nuovi tipi di materia, inclusa la materia oscura da particelle con microcarica.
Schizzo di un buco nero con molti vortici. I colori indicano l'orientamento e le linee del campo magnetico catturate corrispondenti sono contrassegnate in nero. Foto: Dvali e altri.
Come hanno notato gli autori dello studio, la vorticità lo èquesta è una caratteristica completamente nuova dei buchi neri. A livello classico (a parte la loro struttura quantistica), sono completamente caratterizzati da tre parametri: massa, spin e carica. Ora gli scienziati hanno aggiunto la vorticità a quell'elenco.
Qual è la linea di fondo?
Che gli scienziati hanno dimostrato il presuntol'esistenza di vortici nei buchi neri cambia la scienza. Ad esempio, questo spiega la discrepanza cosmica: perché i buchi neri con spin massimo non hanno radiazione di Hawking. Pertanto, in futuro, questa teoria aprirà la strada a nuove osservazioni sperimentali e conclusioni teoriche sulla loro natura.
Ad esempio, le strutture a vortice dei buchi neri possonospiegare i campi magnetici estremamente forti che sorgono nei nuclei attivi delle galassie nell'universo. Inoltre, possono potenzialmente essere alla base di quasi tutti i campi magnetici galattici conosciuti.
In futuro, le osservazioni delle onde gravitazionali sulla fusione di buchi neri, ognuno dei quali è contraddistinto da vortici, aiuteranno a studiare gli aspetti quantistici dello spazio-tempo.
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