У быстрых черных дыр могут быть волосы

11.12.2020 18:35

У быстрых черных дыр могут быть волосы

Общая теория относительности - чрезвычайно сложная математическая теория, но ее описание черных дыр удивительно простое. Стабильную черную дыру можно описать всего тремя свойствами: массой, электрическим зарядом и вращением или спином.

Поскольку черные дыры вряд ли имеют большой заряд, на самом деле для этого нужны всего два свойства. Если вы знаете массу и вращение черной дыры, вы знаете все, что нужно знать о черной дыре.

Это свойство часто резюмируется теоремой об отсутствии волос. В частности, теорема утверждает, что после того, как вещество попадает в черную дыру, единственной характеристикой, которая остается, является масса.

Вы могли бы сделать черную дыру из водорода, стульев или старых журналов с чердака бабушки, и не было бы никакой разницы. С точки зрения общей теории относительности масса есть масса. В любом случае горизонт событий черной дыры совершенно гладкий, без каких-либо дополнительных особенностей.

Как сказал Якоб Бекенштейн, у черных дыр нет волос.

Но при всей своей предсказательной способности общая теория относительности имеет проблемы с квантовой теорией. Это особенно верно в отношении черных дыр. Если теорема об отсутствии волос верна, информация, содержащаяся в объекте, уничтожается, когда он пересекает горизонт событий.

Квантовая теория утверждает, что информацию невозможно уничтожить. Итак, действительная теория гравитации противоречит действующей теории кванта. Это приводит к таким проблемам, как парадокс межсетевого экрана, который не может решить, должен ли горизонт событий быть горячим или холодным.

Было предложено несколько теорий для разрешения этого противоречия, часто включающих расширения теории относительности. Но разницу между стандартной теорией относительности и модифицированными теориями можно увидеть только в экстремальных ситуациях, что затрудняет их изучение с помощью наблюдений. Но новая статья в Physical Review Letters показывает, как они могут быть изучены через вращение черной дыры.

Многие модифицированные теории относительности имеют дополнительный параметр, которого нет в стандартной теории. Безмассовый скаляр, известный как поле, позволяет модели Эйнштейна связываться с квантовой теорией таким образом, чтобы это не противоречило ей.

В этой новой работе команда изучила, как такое скалярное поле связано с вращением черной дыры. Они обнаружили, что при низком вращении модифицированная черная дыра неотличима от стандартной модели, но при высоком вращении скалярное поле позволяет черной дыре иметь дополнительные особенности.

Другими словами, в этих альтернативных моделях быстро вращающиеся черные дыры могут иметь волосы.

Волосатые аспекты вращающихся черных дыр будут видны только вблизи самого горизонта событий, но они также повлияют на слияние черных дыр. Как указывают авторы, будущие обсерватории гравитационных волн должны иметь возможность использовать быстро вращающиеся черные дыры, чтобы определять, действительна ли альтернатива общей теории относительности.

Общая теория относительности Эйнштейна до сих пор справлялась со всеми наблюдательными проблемами, но, вероятно, она потерпит неудачу в самых экстремальных условиях Вселенной.

Подобные исследования показывают, как мы могли бы открыть следующую теорию.

Напомним, ранее сообщалось, что новая аномалия нарушила Стандартную модель физики.

Источник

Редакция: | Карта сайта: XML | HTML | SM
2013-2021 © "МехКорпс — роботы и киборги". Все права защищены.