Эйнштейн снова оказался прав: спустя полвека физики доказали стабильность черных дыр

Международная группа исследователей наконец-то доказала, что медленно вращающиеся черные дыры Керра стабильны. «Хайтек» рассказывает главное о новой работе физиков.

В 1963 году математик Рой Керр нашел решение уравнений Эйнштейна, которое точно описывало пространство-время вокруг вращающихся черных дыр. Однако в то время термин «черная дыра» еще не существовал, его придумали несколько лет спустя. На протяжении десятилетий ученые пытались доказать, что медленно вращающиеся черные дыры с малым угловым моментом стабильны. И, наконец-то, физикам это удалось.

Напомним, угловой момент — это физическая величина, которая характеризует количество вращательного движения и зависит от того, сколько массы вращается, как она распределена в пространстве и с какой угловой скоростью происходит само вращение.

Какие бывают черные дыры?

Известны четыре типа черных дыр, которые помогают представить решения Эйнштейновских уравнений, которые описывают силу тяжести в общей теории относительности. Две из них вращаются: это черные дыры Керра и Керра — Ньюмена.

Фото: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Черные дыры Керра названы так по имени известного математика Роя Керра. Именно он нашел решения для уравнений, которые описали поведение вращающейся черной дыры. Впоследствии их дополнил Эзра Ньюмен. Он точно описывал геометрию пространства-времени, в котором присутствовал массивный объект, который отличается вращательным движением. Именно последний фактор отличает черные дыры Керра — Ньюмена от дыр Шварцшильда, которые обычно статичны. Кроме того, у черных дыр Керра — Ньюмена есть эргосфера. Напомним, это область пространства-времени вблизи вращающейся черной дыры, которая находится между горизонтом событий и пределом статичности. Объекты, находящиеся в пределах эргосферы, неизбежно вращаются вместе с черной дырой за счет эффекта Лензе — Тирринга.

В чем проблема?

Если черная дыра стабильна, она в конечном итоге вернется к математическому описанию Керра даже после сильного удара гравитационными волнами. Будь эти космические гиганты нестабильны, теорию гравитации Эйнштейна пришлось бы изменить на фундаментальном уровне, а научному сообществу — пересмотреть все знания о космических гигантах. Все говорило о том, что стабильность Керра обоснована, но доказать это не получалось.

Что выяснили ученые?

Чтобы решить проблему, ученые рассмотрели вопрос о том, могут ли гравитационные волны, попадающие в черную дыру, изменить или вовсе разрушить ее. Для примера можно представить винный бокал, пишет Quanta Magazine. Он начнет вибрировать и даже разобьется, если направить на него достаточное количество звуковых волн, точно соответствующих резонансной частоте емкости. В итоге физики задались вопросом, может ли подобное явление резонансного типа произойти, когда в черную дыру ударяют гравитационные волны.

Фото: NASA Goddard Space Flight Center

В ходе исследования ученые представили, что произойдет, если гравитационная волна пересечет горизонт событий черной дыры Керра и окажется «внутри» нее. Расчеты показали, что это может изменить ее массу и вращение, но она все равно будет объектом, который описывают уравнения Керра.

Так, исследователи показали, что медленно вращающиеся черные дыры не «разрушаются» в результате малого воздействия гравитационными волнами. Теоретики надеются, что в ближайшие несколько лет они обобщат полученные результаты на случай произвольного углового момента.

Что в итоге?

До сих пор стабильность доказали только для медленно вращающихся черных дыр, где отношение углового момента черной дыры к ее массе было намного меньше 1. Насчет быстро вращающихся объектов у ученых не были так уверенны . Кроме того, физики не знали, насколько малым должно быть отношение углового момента к массе, чтобы обеспечить ту самую стабильность.

Учитывая, что только один шаг в их длинном доказательстве основан на предположении о малом угловом моменте, Серджиу Клайнерман из Принстонского университета, соавтор исследования, отметил, что «совсем не удивится, если к концу десятилетия появится полное разрешение гипотезы Керра о стабильности».

Читать далее:

Ученые нашли черную дыру, которая в 50 раз больше галактик

Физики показали, что вода превращается в две жидкости при низких температурах

В России изобрели сплав, который выдержит энергию термоядерного реактора

Фото на обложке: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, Wikimedia Commons

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука
Создание изображений в стиле Ghibli привело к рекордной нагрузке на ChatGPT
Новости
Физики МГУ оценили потенциал фотонных процессоров для нейросетей
Новости
Телескоп НАСА для изучения ранней Вселенной сделал первые снимки
Космос
Путин подписал закон против кибермошенничества: что изменится для россиян
Новости
Генератор изображений OpenAI теперь доступен бесплатно, но с ограничениями  
Новости
Apple готовит iOS 19: какие iPhone не получится обновить  
Новости
ЦЕРН представил проект нового коллайдера: что известно прямо сейчас
Наука
На «Госуслугах» запустили сервис для проверки сим-карт: как он работает  
Новости
В России введут маркировку электроники: это изменится для покупателей
Новости
Разработан мозговой имплант, который переводит мысли в речь почти мгновенно
Новости
«Хаббл» зафиксировал драматические сезонные изменения в атмосфере Урана
Космос
Физики МГУ придумали, как ускорить память компьютера терагерцовым излучением
Новости
Клетки жажды: нейробиологи выяснили, как мозг решает, когда нужно пить и есть
Наука
Разработчик ChatGPT анонсировал первую за пять лет модель с открытым кодом
Новости
«Казнить нельзя помиловать»: запятые и точки влияют на точность работы ИИ
Новости
Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее
Наука
Яндекс опубликовал нейросеть YandexGPT 5 Lite в открытом доступе
Новости
Эксперты обсудили управление персоналом в эпоху цифровых технологий
Новости
Роспотребнадзор опроверг информацию о новом опасном вирусе в России
Новости