Чорні дірки - це астрономічні об'єкти з надзвичайно сильним гравітаційним тяжінням, від якого не
З того часу фізики провели незліченну кількістьтеоретичних та експериментальних досліджень краще зрозуміти природу цих космологічних об'єктів. Нове дослідження розширює розуміє вчених про унікальні характеристики, властивості та динаміку чорних дірок.
Вихори та чорні дірки
Дослідники з Університету Людвіга Максиміліана та Інституту фізики Макса Планка нещодавно провели теоретичне дослідження можливого існування вихорів у чорних дірах.Згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Physical Review Letters, теоретично вони можутьіснувати.
Аж до публікації нового дослідження вчені не вивчали чорні діри, що обертаються, в рамках цієї концепції. Однак вони не лише можуть існувати. Це навіть скоріше правило, а не виняток.
Що зробили вчені?
Вчені виконали кілька розрахунків.Вони ґрунтувалися на нещодавно розробленій квантовій моделі чорних дірок, заснованій на гравітонних конденсатах Бозе-Ейнштейна. Нагадаємо, гравітони – гіпотетичні безмасові елементарні частинки. Вони — переносники гравітаційної взаємодії та кванти гравітаційного поля без електричного та інших зарядів. Імовірно, завжди рухаються зі швидкістю світла.
Перше зображення чорної дірки було зроблено за допомогою спостережень центру галактики M87.
Фото: Event Horizon Telescope Collaboration
Ключова мета нового дослідження — вивчити чорні діри, що обертаються, на квантовому рівні, щоб зрозуміти, чи дійсно вони допускають існування вихрових структур.
Оскільки конденсати, що обертаються, Бозе-Ейнштейнавже активно вивчали у лабораторіях, відомо, що вони допускають вихрову структуру, якщо обертаються досить швидко. Це і надихнуло вчених шукати їх також у моделях чорних дір, що обертаються.
Що з'ясували фізики?
У рамках дослідження вчені показали, що чорну діру з екстремальним обертанням можна описати як гравітонний конденсатПримітно, що це узгоджується з попередніми дослідженнями.
Раніше фізики вже припускали, що екстремальнічорні діри стійкі до випромінювання Хокінга. Нагадаємо, це гіпотетичний процес випромінювання чорною діркою різноманітних елементарних частинок, переважно фотонів. Випромінювання Хокінга - головний аргумент вчених щодо розпаду невеликих чорних дірок, які теоретично можуть виникнути в ході експериментів на ВАК.
Також дослідження показало, що за наявностірухомих зарядів загальний вихор чорної дірки захоплює магнітний потік калібрувального поля. У результаті це призводить до характерного випромінювання, які можна спостерігати експериментально. Таким чином, теоретичні передбачення вчених відкривають нові можливості для спостереження за новими типами матерії, включаючи темну матерію із мілізарядних частинок.
Ескіз чорної дірки з безліччю вихорів. Кольори позначають орієнтацію, а відповідні захоплені силові лінії магнітного поля позначені чорним. Фото: Двалі та ін.
Як зазначили автори дослідження, завихренністьце зовсім нова характеристика чорних дірок. На класичному рівні (якщо не звертати уваги на їхню квантову структуру) вони повністю характеризуються трьома показниками: масою, спином і зарядом. Наразі вчені додали до цього списку завихрення.
Що в підсумку?
Те, що вчені довели передбачуванеіснування вихорів у чорних дірах змінює науку. Наприклад, це пояснює космічну нестиковку: чому у чорних дірок із максимальним спином відсутнє випромінювання Хокінга. Таким чином, у майбутньому ця теорія прокладе шлях до нових експериментальних спостережень та теоретичних висновків про їхню природу.
Наприклад, вихрові структури чорних дір можутьпояснити надзвичайно сильні магнітні поля, які виникають у активних ядрах галактик Всесвіту. Крім того, потенційно вони можуть лежати в основі багатьох відомих галактичних магнітних полів.
У майбутньому гравітаційно-хвильові спостереження за злиттям чорних дірок, кожна з яких відрізняється вихорами, допоможуть вивчити квантові аспекти простору-часу.
Читати далі:
Космічний літак доставить вантажі на МКС та приземлиться у звичайному «аеропорті»
Зірка наблизилася до чорної дірки та її розірвало: вчені спостерігали це з трьох телескопів
Вчені знайшли сліди генетичних мутацій у крові кожної людини, яка побувала в космосі