I 1963 fant matematiker Roy Kerr en løsning på Einsteins ligninger som nøyaktig beskrev rom-tid
Husk at vinkelmomentum er en fysisken størrelse som karakteriserer mengden rotasjonsbevegelse og avhenger av hvor mye masse som roterer, hvordan den er fordelt i rommet, og med hvilken vinkelhastighet selve rotasjonen skjer.
Hva er sorte hull?
Det er fire kjente typer sorte hull som hjelperpresentere løsninger på Einsteins ligninger som beskriver tyngdekraften i den generelle relativitetsteorien. To av dem roterer: dette er Kerr og Kerr-Newman sorte hull.
Foto: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
Kerr sorte hull er oppkalt etter de berømtematematiker Roy Kerr. Det var han som fant løsninger på ligningene som beskrev oppførselen til et roterende sort hull. Deretter ble de supplert av Ezra Newman. Han beskrev nøyaktig geometrien til rom-tid, der det var et massivt objekt, som er preget av rotasjonsbevegelse. Det er sistnevnte faktor som skiller Kerr-Newman sorte hull fra Schwarzschild hull, som vanligvis er statiske. I tillegg har Kerr-Newman sorte hull en ergosfære. Husk at dette er et område av rom-tid nær et roterende sort hull, som ligger mellom hendelseshorisonten og den statiske grensen. Gjenstander i ergosfæren roterer uunngåelig med det sorte hullet på grunn av linse-tørrende effekten.
Hva er problemet?
Hvis et sort hull er stabilt, vil det til sluttvil gå tilbake til Kerrs matematiske beskrivelse selv etter å ha blitt hardt rammet av gravitasjonsbølger. Hvis disse romgigantene var ustabile, ville Einsteins gravitasjonsteori måtte endres på et grunnleggende nivå, og det vitenskapelige miljøet måtte revidere all kunnskap om romgiganter. Alt tydet på at Kerrs stabilitet var berettiget, men det kunne ikke bevises.
Hva fant forskerne ut?
For å løse problemet så forskerne på spørsmåletom gravitasjonsbølger som faller ned i et sort hull kan endre eller fullstendig ødelegge det. Tenk deg for eksempel et vinglass, skriver Quanta Magazine. Den vil begynne å vibrere og til og med bryte hvis nok lydbølger rettes mot den, nøyaktig som samsvarer med resonansfrekvensen til kapasitansen. Som et resultat lurte fysikere på om et lignende fenomen av resonanstypen kunne oppstå når gravitasjonsbølger treffer et svart hull.
Foto: NASA Goddard Space Flight Center
I studien presenterte forskere detvil oppstå hvis en gravitasjonsbølge krysser hendelseshorisonten til et Kerr-svart hull og havner "inne" i det. Beregninger viste at dette kunne endre massen og rotasjonen, men det ville fortsatt være objektet beskrevet av Kerr-ligningene.
Dermed har forskere vist det sakteRoterende sorte hull "kollapses ikke" som et resultat av liten eksponering for gravitasjonsbølger. Teoretikere håper at de i løpet av de neste årene vil generalisere resultatene til tilfellet med vilkårlig vinkelmomentum.
Hva er bunnlinjen?
Så langt har stabilitet blitt bevist kun forsakte roterende sorte hull, hvor forholdet mellom det sorte hullets vinkelmoment og massen var mye mindre enn 1. Når det gjelder raskt roterende objekter, var forskerne ikke så sikre. I tillegg visste ikke fysikere hvor lite forholdet mellom vinkelmoment og masse må være for å gi samme stabilitet.
Med tanke på at det bare er ett skritt i deres langebevis er basert på antakelsen om liten vinkelmomentum, bemerket Sergiu Kleinerman fra Princeton University, medforfatter av studien, at "det ikke ville være overraskende om innen slutten av tiåret, en fullstendig oppløsning av Kerr-hypotesen av stabilitet vises."
Les mer:
Forskere har funnet et svart hull som er 50 ganger større enn galakser
Fysikere har vist at vann blir til to væsker ved lave temperaturer
Russland har oppfunnet en legering som tåler energien til en termonukleær reaktor
Forsidebilde: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons