1963 m. matematikas Roy'us Kerras rado Einšteino lygčių sprendimą, tiksliai apibūdinantį erdvėlaikį.
Prisiminkite, kad kampinis impulsas yra fizinisdydis, apibūdinantis sukimosi judesio dydį ir priklausantis nuo to, kiek masė sukasi, kaip ji pasiskirsto erdvėje ir kokiu kampiniu greičiu vyksta pats sukimasis.
Kas yra juodosios skylės?
Yra žinomi keturi juodųjų skylių tipai, kurie padedapateikia Einšteino lygčių sprendimus, apibūdinančius gravitacijos jėgą bendrojoje reliatyvumo teorijoje. Dvi iš jų sukasi: tai Kerr ir Kerr-Newman juodosios skylės.
Nuotrauka: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, per Wikimedia Commons
Kerr juodosios skylės pavadintos garsiųjų vardumatematikas Roy'us Kerras. Būtent jis surado lygčių, apibūdinančių besisukančios juodosios skylės elgesį, sprendimus. Vėliau juos papildė Ezra Newman. Jis tiksliai apibūdino erdvės ir laiko geometriją, kurioje buvo masyvus objektas, kuriam būdingas sukamasis judėjimas. Būtent pastarasis veiksnys skiria Kerr-Newman juodąsias skyles nuo Schwarzschildo skylių, kurios dažniausiai yra statinės. Be to, Kerr-Newman juodosios skylės turi ergosferą. Prisiminkite, kad tai erdvės laiko sritis šalia besisukančios juodosios skylės, kuri yra tarp įvykių horizonto ir statinės ribos. Objektai ergosferoje neišvengiamai sukasi kartu su juodąja skyle dėl objektyvo-Thirringo efekto.
Kokia problema?
Jei juodoji skylė yra stabili, galiausiai ji busgrįš prie Kerro matematinio aprašymo net ir stipriai nukentėjus gravitacinėms bangoms. Jei šie kosmoso milžinai būtų nestabilūs, Einšteino gravitacijos teorija turėtų būti pakeista iš esmės, o mokslo bendruomenė turėtų peržiūrėti visas žinias apie kosmoso milžinus. Viskas leido manyti, kad Kerro stabilumas buvo pagrįstas, tačiau to įrodyti nepavyko.
Ką sužinojo mokslininkai?
Norėdami išspręsti problemą, mokslininkai išnagrinėjo klausimąapie tai, ar į juodąją skylę krentančios gravitacinės bangos gali ją pakeisti ar visiškai sunaikinti. Pavyzdžiui, įsivaizduokite vyno taurę, rašo Quanta Magazine. Jis pradės vibruoti ir net lūžti, jei į jį bus nukreipta pakankamai garso bangų, tiksliai atitinkančių talpos rezonansinį dažnį. Dėl to fizikai susimąstė, ar panašus rezonanso tipo reiškinys gali atsirasti gravitacinėms bangoms patekus į juodąją skylę.
Nuotrauka: NASA Goddardo kosminių skrydžių centras
Tyrime mokslininkai pristatė taiatsiras, jei gravitacinė banga kirs Kero juodosios skylės įvykių horizontą ir atsidurs jos „viduje“. Skaičiavimai parodė, kad tai gali pakeisti jo masę ir sukimąsi, tačiau tai vis tiek būtų objektas, aprašytas Kerr lygtimis.
Taigi mokslininkai įrodė, kad lėtaiBesisukančios juodosios skylės nėra „sugriuvusios“ dėl nedidelio gravitacinių bangų poveikio. Teoretikai tikisi, kad per ateinančius kelerius metus jie apibendrins savo rezultatus savavališko kampinio momento atveju.
Kokia esmė?
Kol kas stabilumas buvo įrodytas tiklėtai besisukančių juodųjų skylių, kur juodosios skylės kampinio impulso ir masės santykis buvo daug mažesnis nei 1. Kalbant apie greitai besisukančius objektus, mokslininkai nebuvo tokie tikri. Be to, fizikai nežinojo, koks mažas turi būti kampinio momento ir masės santykis, kad būtų užtikrintas toks pat stabilumas.
Atsižvelgiant į tai, kad jų ilgoje yra tik vienas žingsnisTyrimo bendraautorius Sergiu Kleinermanas iš Prinstono universiteto pažymėjo, kad įrodymas grindžiamas mažo kampinio momento prielaida, kad „nebūtų stebėtina, jei iki dešimtmečio pabaigos būtų visiškai išspręsta Kerro hipotezė. pasirodo stabilumas“.
Skaityti daugiau:
Mokslininkai rado juodąją skylę, kuri yra 50 kartų didesnė už galaktikas
Fizikai įrodė, kad žemoje temperatūroje vanduo virsta dviem skysčiais
Rusija išrado lydinį, kuris gali atlaikyti termobranduolinio reaktoriaus energiją
Viršelio nuotrauka: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons