חורים שחורים הם עצמים אסטרונומיים עם משיכה כבידה חזקה במיוחד, שמהם
מאז, פיזיקאים ביצעו אינספורמחקרים תיאורטיים וניסיוניים כדי להבין טוב יותר את טבעם של אובייקטים קוסמולוגיים אלה. המחקר החדש מרחיב את הבנתם של המדענים לגבי המאפיינים, התכונות והדינמיקה הייחודיים של חורים שחורים.
מערבולות וחורים שחורים
צוות אוניברסיטת לודוויג מקסימיליאן ומכון מקס פלנק לפיזיקה ערך לאחרונה מחקר תיאורטי על קיומן האפשרי של מערבולות בחורים שחורים. על פי מחקר שפורסם בכתב העת Physical Review Letters, הם יכולים להתקיים באופן תיאורטי.
עד לפרסום המחקר החדש, מדענים לא חקרו חורים שחורים מסתובבים במונחים של מושג זה. עם זאת, הם לא רק יכולים להתקיים. זה יותר כלל מאשר חריג.
מה עשו המדענים?
מדענים ביצעו מספר חישובים.הם התבססו על מודל קוונטי שפותח לאחרונה של חורים שחורים המבוסס על עיבוי גרביטון Bose-Instein. נזכיר שגרביטונים הם חלקיקים יסודיים היפותטיים חסרי מסה. הם נשאים של אינטראקציה כבידה וקוואנטות שדה כבידה ללא מטענים חשמליים ואחרים. ככל הנראה תמיד נע במהירות האור.
התמונה הראשונה של חור שחור נוצרה באמצעות תצפיות על מרכז הגלקסיה M87.
צילום: Event Horizon Telescope Collaboration
המטרה העיקרית של המחקר החדש היא לחקור חורים שחורים מסתובבים ברמה הקוונטית כדי לראות אם הם באמת מאפשרים את קיומם של מבני מערבולת.
כי מסתובב Bose-Einstein מתעבהכבר נחקרו באופן פעיל במעבדות, ידוע שהם מאפשרים מבנה מערבולת אם הם מסתובבים מהר מספיק. זה נתן השראה למדענים לחפש אותם גם במודלים של חורים שחורים מסתובבים.
מה גילו הפיזיקאים?
כחלק מהמחקר, מדענים הראו כי שחורחור עם ספין קיצוני יכול להיות מתואר כעיבוי גרוויטון עם מערבולת. יש לציין שזה עולה בקנה אחד עם מחקרים קודמים.
בעבר, פיזיקאים כבר הניחו את הקיצוניות הזוחורים שחורים עמידים לקרינת הוקינג. נזכיר כי זהו תהליך היפותטי של פליטה על ידי חור שחור של חלקיקים יסודיים שונים, בעיקר פוטונים. קרינת הוקינג היא הטיעון העיקרי של מדענים בנוגע לדעיכה של חורים שחורים קטנים, אשר תיאורטית יכולים להתעורר במהלך ניסויים ב-LHC.
המחקר גם הראה כי אםמטענים ניידים, המערבולת המשותפת של החור השחור לוכדת את השטף המגנטי של שדה המדיד. כתוצאה מכך, זה מוביל לקרינה אופיינית, שניתן לצפות בה בניסוי. לפיכך, התחזיות התיאורטיות של מדענים פותחות אפשרויות חדשות להתבוננות בסוגים חדשים של חומר, כולל חומר אפל מחלקיקים מילי-טעונים.
שרטוט של חור שחור עם מערבולות רבות. צבעים מציינים כיוון, וקווי השדה המגנטי התואמים מסומנים בשחור. צילום: דבלי ואחרים.
כפי שציינו מחברי המחקר, מערבולת היאזהו מאפיין חדש לחלוטין של חורים שחורים. ברמה הקלאסית (מלבד המבנה הקוונטי שלהם), הם מאופיינים במלואם בשלושה פרמטרים: מסה, ספין ומטען. כעת הוסיפו מדענים מערבולת לרשימה הזו.
מה השורה התחתונה?
שמדענים הוכיחו את הנטעןקיומן של מערבולות בחורים שחורים משנה את המדע. לדוגמה, זה מסביר את חוסר ההתאמה הקוסמית: מדוע לחורים שחורים עם ספין מקסימלי אין קרינת הוקינג. לפיכך, בעתיד, תיאוריה זו תסלול את הדרך לתצפיות ניסויות חדשות ולמסקנות תיאורטיות לגבי טבען.
לדוגמה, מבני מערבולת של חורים שחורים יכוליםלהסביר את השדות המגנטיים החזקים ביותר המתעוררים בגרעינים הפעילים של גלקסיות ביקום. בנוסף, הם יכולים להיות בבסיס כמעט כל השדות המגנטיים הגלקטיים הידועים.
בעתיד, תצפיות בגלי כבידה של התמזגות חורים שחורים, שכל אחד מהם נבדל במערבולות, יסייעו לחקור את ההיבטים הקוונטיים של המרחב-זמן.
קרא עוד:
מטוס החלל יעביר מטען ל-ISS וינחת ב"שדה תעופה" רגיל
הכוכב התקרב לחור השחור והוא נקרע לגזרים: מדענים צפו בכך משלושה טלסקופים
מדענים מצאו עקבות של מוטציות גנטיות בדם של כל אדם שהיה בחלל