Czarne dziury to obiekty astronomiczne o niezwykle silnym przyciąganiu grawitacyjnym, z którego
Od tego czasu fizycy przeprowadzili niezliczoną ilośćbadania teoretyczne i eksperymentalne, aby lepiej zrozumieć naturę tych kosmologicznych obiektów. Nowe badanie poszerza wiedzę naukowców na temat unikalnych cech, właściwości i dynamiki czarnych dziur.
Wiry i czarne dziury
Pracownicy Uniwersytetu Ludwiga Maksymiliana iInstytut Fizyki Maxa Plancka przeprowadził niedawno teoretyczne badania nad możliwym istnieniem wirów w czarnych dziurach. Według badań opublikowanych w czasopiśmie Physical Review Letters teoretycznie mogą one istnieć.
Do czasu publikacji nowego badania naukowcy nie badali rotujących czarnych dziur pod kątem tej koncepcji. Jednak nie tylko mogą istnieć. To bardziej reguła niż wyjątek.
Co zrobili naukowcy?
Naukowcy wykonali kilka obliczeń.Opierały się one na opracowanym niedawno kwantowym modelu czarnych dziur opartym na grawitonowych kondensatach Bosego-Einsteina. Przypomnijmy, że grawitony to hipotetyczne bezmasowe cząstki elementarne. Są nośnikami oddziaływań grawitacyjnych i kwantów pola grawitacyjnego bez ładunków elektrycznych i innych. Przypuszczalnie zawsze porusza się z prędkością światła.
Pierwsze zdjęcie czarnej dziury zostało wykonane z obserwacji centrum galaktyki M87.
Zdjęcie: Współpraca w ramach Event Horizon Telescope
Kluczowym celem nowych badań jest zbadanie wirujących czarnych dziur na poziomie kwantowym, aby sprawdzić, czy rzeczywiście pozwalają one na istnienie struktur wirowych.
Ponieważ wirujące kondensaty Bosego-Einsteinajuż aktywnie badane w laboratoriach, wiadomo, że pozwalają one na strukturę wirową, jeśli obracają się wystarczająco szybko. Zainspirowało to naukowców do poszukiwania ich także w modelach wirujących czarnych dziur.
Czego dowiedzieli się fizycy?
W ramach badań naukowcy wykazali, że jest czarnydziurę o ekstremalnym wirowaniu można opisać jako kondensat grawitonowy z wirowością. Warto zauważyć, że jest to zgodne z wcześniejszymi badaniami.
Wcześniej fizycy zakładali już tę skrajnośćCzarne dziury są odporne na promieniowanie Hawkinga. Przypomnijmy, że jest to hipotetyczny proces emisji przez czarną dziurę różnych cząstek elementarnych, głównie fotonów. Promieniowanie Hawkinga to główny argument naukowców dotyczący rozpadu małych czarnych dziur, który teoretycznie może powstać podczas eksperymentów w LHC.
Badanie wykazało również, że jeśliładunki ruchome, wspólny wir czarnej dziury wychwytuje strumień magnetyczny pola manometru. W efekcie prowadzi to do promieniowania charakterystycznego, które można zaobserwować doświadczalnie. W ten sposób teoretyczne przewidywania naukowców otwierają nowe możliwości obserwacji nowych rodzajów materii, w tym ciemnej materii z cząstek mili-naładowanych.
Szkic czarnej dziury z wieloma wirami. Kolory wskazują orientację, a odpowiadające im linie przechwyconego pola magnetycznego są zaznaczone na czarno. Zdjęcie: Dvali i inni.
Jak zauważyli autorzy badania, wirowość jestjest to zupełnie nowa cecha czarnych dziur. Na poziomie klasycznym (poza strukturą kwantową) w pełni charakteryzują się trzema parametrami: masą, spinem i ładunkiem. Teraz naukowcy dodali do tej listy wirowość.
Jaki jest wynik finansowy?
Że naukowcy udowodnili rzekomąistnienie wirów w czarnych dziurach zmienia naukę. Wyjaśnia to na przykład kosmiczne niedopasowanie: dlaczego czarne dziury o maksymalnym spinie nie mają promieniowania Hawkinga. Tak więc w przyszłości teoria ta utoruje drogę nowym obserwacjom eksperymentalnym i teoretycznym wnioskom na temat ich natury.
Na przykład struktury wirowe czarnych dziur mogą:wyjaśnić niezwykle silne pola magnetyczne, które powstają w aktywnych jądrach galaktyk we wszechświecie. Ponadto mogą potencjalnie leżeć u podstaw prawie wszystkich znanych galaktycznych pól magnetycznych.
W przyszłości obserwacje fal grawitacyjnych łączenia czarnych dziur, z których każda wyróżnia się wirami, pomogą zbadać kwantowe aspekty czasoprzestrzeni.
Czytaj więcej:
Samolot kosmiczny dostarczy ładunek na ISS i wyląduje na zwykłym „lotnisku”
Gwiazda zbliżyła się do czarnej dziury i została rozerwana: naukowcy obserwowali to z trzech teleskopów
Naukowcy znaleźli ślady mutacji genetycznych we krwi każdej osoby, która była w kosmosie