1963. gadā matemātiķis Rojs Kers atrada risinājumu Einšteina vienādojumiem, kas precīzi aprakstīja telpas laiku.
Atcerieties, ka leņķiskais impulss ir fiziskslielums, kas raksturo rotācijas kustības apjomu un ir atkarīgs no tā, cik liela masa griežas, kā tā ir sadalīta telpā un ar kādu leņķisko ātrumu notiek pati rotācija.
Kas ir melnie caurumi?
Ir četri zināmi melno caurumu veidi, kas palīdzpiedāvā Einšteina vienādojumu risinājumus, kas apraksta gravitācijas spēku vispārējā relativitātes teorijā. Divi no tiem rotē: tie ir Kerra un Kerra-Ņūmena melnie caurumi.
Foto: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, izmantojot Wikimedia Commons
Kerra melnie caurumi ir nosaukti slavenā vārdāmatemātiķis Rojs Kers. Tieši viņš atrada risinājumus vienādojumiem, kas aprakstīja rotējoša melnā cauruma uzvedību. Pēc tam tos papildināja Ezra Ņūmens. Viņš precīzi aprakstīja telpas-laika ģeometriju, kurā atradās masīvs objekts, kam raksturīga rotācijas kustība. Tieši pēdējais faktors atšķir Kerra-Ņūmena melnos caurumus no Švarcšilda caurumiem, kas parasti ir statiski. Turklāt Kerra-Ņūmena melnajiem caurumiem ir ergosfēra. Atgādiniet, ka šis ir telpas-laika apgabals netālu no rotējoša melnā cauruma, kas atrodas starp notikumu horizontu un statisko robežu. Objekti ergosfērā neizbēgami rotē kopā ar melno caurumu lēcas-Thirring efekta dēļ.
Kāda ir problēma?
Ja melnais caurums ir stabils, tas galu galā būsatgriezīsies pie Kera matemātiskā apraksta pat pēc tam, kad to smagi skāruši gravitācijas viļņi. Ja šie kosmosa giganti būtu nestabili, Einšteina gravitācijas teorija būtu jāmaina fundamentālā līmenī, un zinātnieku aprindām būtu jāpārskata visas zināšanas par kosmosa milžiem. Viss liecināja, ka Keras stabilitāte bija pamatota, taču to nevarēja pierādīt.
Ko zinātnieki uzzināja?
Lai atrisinātu problēmu, zinātnieki aplūkoja jautājumupar to, vai gravitācijas viļņi, kas iekrīt melnajā caurumā, var to mainīt vai pilnībā iznīcināt. Piemēram, iedomājieties vīna glāzi, raksta Quanta Magazine. Tas sāks vibrēt un pat salūzt, ja uz to tiks vērsts pietiekami daudz skaņas viļņu, kas precīzi atbilst kapacitātes rezonanses frekvencei. Rezultātā fiziķi domāja, vai līdzīga rezonanses tipa parādība varētu rasties, gravitācijas viļņiem trāpot melnajam caurumam.
Foto: NASA Godāras kosmosa lidojumu centrs
Pētījumā zinātnieki to prezentējaradīsies, ja gravitācijas vilnis šķērsos Kerra melnā cauruma notikumu horizontu un nonāks tajā “iekšā”. Aprēķini parādīja, ka tas varētu mainīt tā masu un rotāciju, taču tas joprojām būtu objekts, kas aprakstīts Kerra vienādojumos.
Tādējādi pētnieki ir pierādījuši, ka lēnāmRotējošie melnie caurumi netiek “sabrukuši” nelielas gravitācijas viļņu iedarbības rezultātā. Teorētiķi cer, ka tuvāko gadu laikā viņi vispārinās savus rezultātus patvaļīga leņķiskā impulsa gadījumā.
Kāda ir apakšējā līnija?
Līdz šim stabilitāte ir pierādīta tikai priekšlēni rotējošiem melnajiem caurumiem, kur melnā cauruma leņķiskā impulsa attiecība pret tā masu bija daudz mazāka par 1. Kas attiecas uz ātri rotējošiem objektiem, zinātnieki nebija tik pārliecināti. Turklāt fiziķi nezināja, cik mazai jābūt leņķiskā impulsa un masas attiecībai, lai nodrošinātu tādu pašu stabilitāti.
Ņemot vērā, ka viņu garumā ir tikai viens solispierādījums ir balstīts uz pieņēmumu par nelielu leņķisko impulsu, Sergiu Kleinerman no Prinstonas universitātes, pētījuma līdzautors, atzīmēja, ka "tas nemaz nebūtu pārsteidzoši, ja līdz desmitgades beigām Kerra hipotēze tiktu pilnībā atrisināta. parādās stabilitāte."
Lasīt vairāk:
Zinātnieki ir atraduši melno caurumu, kas ir 50 reizes lielāks par galaktikām
Fiziķi ir pierādījuši, ka ūdens zemā temperatūrā pārvēršas divos šķidrumos
Krievija ir izgudrojusi sakausējumu, kas spēj izturēt kodoltermiskā reaktora enerģiju
Vāka foto: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons