בשנת 1963, המתמטיקאי רוי קר מצא פתרון למשוואות של איינשטיין שתיאר במדויק את המרחב-זמן
נזכיר שמומנטום זוויתי הוא פיזיכמות המאפיינת את כמות התנועה הסיבובית ותלויה בכמה מסה מסתובבת, איך היא מפוזרת במרחב, ובאיזו מהירות זוויתית מתרחש הסיבוב עצמו.
מהם חורים שחורים?
ישנם ארבעה סוגים ידועים של חורים שחורים שעוזריםלהציג פתרונות למשוואות של איינשטיין המתארות את כוח הכבידה בתורת היחסות הכללית. שניים מהם מסתובבים: אלה הם החורים השחורים של קר וקר-ניומן.
צילום: ESO/M. קורנמסר, CC BY 4.0, דרך ויקימדיה קומונס
חורים שחורים של קר נקראים על שם המפורסמיםהמתמטיקאי רוי קר. הוא זה שמצא פתרונות למשוואות שתיארו את התנהגותו של חור שחור מסתובב. לאחר מכן, הוסיפו להם עזרא ניומן. הוא תיאר במדויק את הגיאומטריה של המרחב-זמן, בה היה עצם מאסיבי, המתאפיין בתנועה סיבובית. הגורם האחרון הוא שמבדיל בין חורים שחורים של קר-ניומן לבין חורים שוורצשילד, שהם בדרך כלל סטטיים. בנוסף, לחורים שחורים של קר-ניומן יש ארגוספרה. נזכיר כי זהו אזור של מרחב-זמן ליד חור שחור מסתובב, שנמצא בין אופק האירועים לגבול הסטטי. אובייקטים בתוך הארגוספרה מסתובבים בהכרח עם החור השחור עקב אפקט עדשות-צמרמורת.
מה הבעיה?
אם חור שחור יציב, הוא יהיה בסופו של דבריחזור לתיאור המתמטי של קר גם לאחר שנפגע קשה מגלי כבידה. אם ענקי החלל הללו לא היו יציבים, היה צורך לשנות את תורת הכבידה של איינשטיין ברמה בסיסית, והקהילה המדעית תצטרך לשנות את כל הידע על ענקי החלל. הכל העלה שיציבותו של קר מוצדקת, אך לא ניתן היה להוכיח זאת.
מה גילו המדענים?
כדי לפתור את הבעיה, מדענים בחנו את השאלהלגבי האם גלי כבידה הנופלים לתוך חור שחור יכולים לשנות או להרוס אותו לחלוטין. לדוגמה, דמיינו כוס יין, כותב Quanta Magazine. הוא יתחיל לרטוט ואף להישבר אם יופנו אליו מספיק גלי קול, התואמים בדיוק את תדר התהודה של הקיבול. כתוצאה מכך, תהו פיזיקאים האם תופעה דומה מסוג תהודה יכולה להתרחש כאשר גלי כבידה פוגעים בחור שחור.
צילום: מרכז טיסות החלל של נאס"א גודארד
במחקר, מדענים הציגו זאתיתרחש אם גל כבידה יחצה את אופק האירועים של חור שחור קר ויגמר "בתוכו". חישובים הראו שזה יכול לשנות את המסה והסיבוב שלו, אבל זה עדיין יהיה העצם המתואר על ידי משוואות קר.
לפיכך, חוקרים הראו את זה לאטחורים שחורים מסתובבים אינם "קורסים" כתוצאה מחשיפה קטנה לגלי כבידה. תיאורטיקנים מקווים שבשנים הקרובות הם יכללו את תוצאותיהם למקרה של תנע זוויתי שרירותי.
מה השורה התחתונה?
עד כה, יציבות הוכחה רק עבורחורים שחורים מסתובבים באיטיות, כאשר היחס בין התנע הזוויתי של החור השחור למסה שלו היה הרבה פחות מ-1. לגבי עצמים מסתובבים במהירות, המדענים לא היו כל כך בטוחים. בנוסף, פיזיקאים לא ידעו כמה קטן היחס בין התנע הזוויתי למסה צריך להיות כדי לספק את אותה יציבות.
בהתחשב שיש רק צעד אחד באורך שלהםההוכחה מבוססת על ההנחה של מומנטום זוויתי קטן, סרג'יו קליינרמן מאוניברסיטת פרינסטון, מחבר המחקר, ציין כי "לא יהיה מפתיע כלל אם, עד סוף העשור, תמצא פתרון מלא של השערת קר. של יציבות מופיעה."
קרא עוד:
מדענים מצאו חור שחור שגדול פי 50 מגלקסיות
פיזיקאים הראו כי מים הופכים לשני נוזלים בטמפרטורות נמוכות
רוסיה המציאה סגסוגת שיכולה לעמוד באנרגיה של כור תרמו-גרעיני
תמונת שער: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons