V roku 1963 našiel matematik Roy Kerr riešenie Einsteinových rovníc, ktoré presne opísali časopriestor
Pripomeňme, že moment hybnosti je fyzikálnyveličina, ktorá charakterizuje veľkosť rotačného pohybu a závisí od toho, koľko hmoty rotuje, ako je rozložená v priestore a s akou uhlovou rýchlosťou nastáva samotná rotácia.
Čo sú čierne diery?
Existujú štyri známe typy čiernych dier, ktoré pomáhajúprezentovať riešenia Einsteinových rovníc, ktoré opisujú gravitačnú silu vo všeobecnej teórii relativity. Dve z nich rotujú: sú to čierne diery Kerr a Kerr-Newman.
Foto: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, prostredníctvom Wikimedia Commons
Kerrove čierne diery sú pomenované po slávnommatematik Roy Kerr. Bol to on, kto našiel riešenia rovníc, ktoré popisovali správanie rotujúcej čiernej diery. Následne ich doplnil Ezra Newman. Presne opísal geometriu časopriestoru, v ktorom sa nachádzal masívny objekt, ktorý sa vyznačuje rotačným pohybom. Práve posledný uvedený faktor odlišuje Kerr-Newmanove čierne diery od Schwarzschildových dier, ktoré sú zvyčajne statické. Kerr-Newmanove čierne diery majú navyše ergosféru. Pripomeňme, že ide o oblasť časopriestoru v blízkosti rotujúcej čiernej diery, ktorá sa nachádza medzi horizontom udalostí a statickým limitom. Objekty v ergosfére sa nevyhnutne otáčajú s čiernou dierou v dôsledku Lense-Thirringovho efektu.
Aký je problém?
Ak je čierna diera stabilná, nakoniec budesa vráti ku Kerrovmu matematickému popisu aj po tvrdom zásahu gravitačnými vlnami. Ak by boli títo vesmírni obri nestabilní, Einsteinova teória gravitácie by sa musela zmeniť na základnej úrovni a vedecká komunita by musela revidovať všetky poznatky o vesmírnych obroch. Všetko nasvedčovalo tomu, že Kerrova stabilita bola opodstatnená, no nepodarilo sa to dokázať.
Čo vedci zistili?
Na vyriešenie problému sa vedci pozreli na otázkuo tom, či gravitačné vlny dopadajúce do čiernej diery môžu zmeniť alebo úplne zničiť. Predstavte si napríklad pohár na víno, píše Quanta Magazine. Začne vibrovať a dokonca sa zlomí, ak naň smeruje dostatok zvukových vĺn, ktoré presne zodpovedajú rezonančnej frekvencii kapacity. V dôsledku toho sa fyzici pýtali, či by podobný jav typu rezonancie mohol nastať, keď gravitačné vlny zasiahli čiernu dieru.
Foto: Goddard Space Flight Center NASA
V štúdii to vedci prezentovalinastane, ak gravitačná vlna prekročí horizont udalostí Kerrovej čiernej diery a skončí „vnútri“ nej. Výpočty ukázali, že by to mohlo zmeniť jeho hmotnosť a rotáciu, ale stále by to bol objekt opísaný Kerrovými rovnicami.
Výskumníci teda ukázali, že pomalyRotujúce čierne diery sa „nezrútia“ v dôsledku malého vystavenia gravitačným vlnám. Teoretici dúfajú, že v najbližších rokoch zovšeobecnia svoje výsledky na prípad ľubovoľného momentu hybnosti.
Čo je spodnom riadku?
Stabilita bola zatiaľ preukázaná len prepomaly rotujúce čierne diery, kde pomer momentu hybnosti čiernej diery k jej hmotnosti bol oveľa menší ako 1. Čo sa týka rýchlo rotujúcich objektov, vedci si neboli tak istí. Okrem toho fyzici nevedeli, aký malý musí byť pomer momentu hybnosti k hmotnosti, aby bola zabezpečená rovnaká stabilita.
Vzhľadom na to, že ich dĺžka je len jeden krokdôkaz je založený na predpoklade malého uhlového momentu hybnosti, Sergiu Kleinerman z Princetonskej univerzity, spoluautor štúdie, poznamenal, že „nebolo by vôbec prekvapujúce, keby sa do konca desaťročia úplne vyriešila Kerrova hypotéza sa objaví stabilita."
Čítaj viac:
Vedci našli čiernu dieru, ktorá je 50-krát väčšia ako galaxie
Fyzici dokázali, že voda sa pri nízkych teplotách mení na dve kvapaliny
Rusko vynašlo zliatinu, ktorá odolá energii termonukleárneho reaktora
Titulná fotka: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons