Физики объяснили «космическую нестыковку» Хокинга: как это изменит науку

Ученые впервые доказали предполагаемое существование вихрей в черных дырах. «Хайтек» рассказывает, почему это важно и как изменит науку.

Черные дыры — это астрономические объекты с чрезвычайно сильным гравитационным притяжением, от которого не может ускользнуть даже свет. Хотя идея тел, улавливающих свет, существует с XVIII века, первое прямое наблюдение черных дыр состоялось в 2015 году.

С тех пор физики провели бесчисленное количество теоретических и экспериментальных исследований, чтобы лучше понять природу этих космологических объектов. Новое исследование расширяет понимание ученых об уникальных характеристиках, свойствах и динамике черных дыр.

Вихри и черные дыры

Сотрудники Университета Людвига-Максимилиана и Института физики Общества Макса Планка недавно провели теоретическое исследование возможного существования вихрей в черных дырах. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Physical Review Letters, теоретически они могут существовать.

Вплоть до публикации нового исследования физики не изучали вращающиеся черные дыры в рамках этой концепции. Однако они не только могут существовать. Это даже, скорее, правило, а не исключение.

Что сделали ученые?

Ученые выполнили несколько расчетов. Они основывались на недавно разработанной квантовой модели черных дыр, основанной на гравитонных конденсатах Бозе-Эйнштейна. Напомним, гравитоны — гипотетические безмассовые элементарные частицы. Они — переносчики гравитационного взаимодействия и кванты гравитационного поля без электрического и других зарядов. Предположительно, всегда движутся со скоростью света.

Первое изображение черной дыры было сделано с помощью наблюдений за центром галактики M87.
Фото: Event Horizon Telescope Collaboration

Ключевая цель нового исследования — изучить вращающиеся черные дыры на квантовом уровне, чтобы понять, действительно ли они допускают существование вихревых структур.

Поскольку вращающиеся конденсаты Бозе-Эйнштейна уже активно изучали в лабораториях, известно, что они допускают вихревую структуру, если вращаются достаточно быстро. Это и вдохновило ученых искать их также в моделях вращающихся черных дыр.

Что выяснили физики?

В рамках исследования ученые показали, что черную дыру с экстремальным спином можно описать как гравитонный конденсат с завихренностью. Примечательно, что это согласуется с предыдущими исследованиями.

Ранее физики уже предполагали, что экстремальные черные дыры устойчивы к излучению Хокинга. Напомним, это гипотетический процесс излучения черной дырой разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов. Излучение Хокинга — главный аргумент ученых относительно распада небольших черных дыр, которые теоретически могут возникнуть в ходе экспериментов на БАК.

Также исследование показало, что при наличии подвижных зарядов общий вихрь черной дыры захватывает магнитный поток калибровочного поля. В итоге это приводит к характерному излучению, которое можно наблюдать экспериментально. Таким образом, теоретические предсказания ученых открывают новые возможности для наблюдения за новыми типами материи, включая темную материю из миллизарядных частиц.

Эскиз черной дыры с множеством вихрей. Цвета обозначают ориентацию, а соответствующие захваченные силовые линии магнитного поля отмечены черным цветом. Фото: Двали и др.

Как отметили авторы исследования, завихренность — это совершенно новая характеристика черных дыр. На классическом уровне (если не обращать внимание на их квантовую структуру) они полностью характеризуются тремя показателями: массой, спином и зарядом. Теперь ученые добавили к этому списку завихренность.

Что в итоге?

То, что ученые доказали предполагаемое существование вихрей в черных дырах, меняет науку. Например, это объясняет космическую нестыковку: почему у черных дыр с максимальным спином отсутствует излучение Хокинга. Таким образом, в будущем эта теория проложит путь к новым экспериментальным наблюдениям и теоретическим выводам об их природе.

Например, вихревые структуры черных дыр могут объяснить чрезвычайно сильные магнитные поля, которые возникают в активных ядрах галактик Вселенной. Кроме того, потенциально они могут лежать в основе почти всех известных галактических магнитных полей.

В будущем гравитационно-волновые наблюдения за слиянием черных дыр, каждая из которых отличается вихрями, помогут изучить квантовые аспекты пространства-времени.

Читать далее:

Космический самолет доставит грузы на МКС и приземлится в обычном «аэропорту»

Звезда приблизилась к черной дыре и ее разорвало: ученые наблюдали это с трех телескопов

Ученые нашли следы генетических мутаций в крови каждого человека, который побывал в космосе

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
«Хаббл» показал галактику с прожорливой черной дырой
Новости
Авторы ChatGPT назвали свой ИИ смехотворным
Новости
Посмотрите на обновленную Nokia 3210: что умеет этот гаджет
Новости
Какие компании готовы нанимать джунов и с какими навыками — исследование
Новости
Ученые нашли «новый» генетический вариант болезни Альцгеймера
Новости
Оказывается, популярная диета защитила печень от воспаления
Новости
SpaceX показала скафандр для первой частной миссии по выходу в открытый космос
Космос
OpenAI запустит поисковый сервис ChatGPT для конкуренции с Google
Новости
Геологи обнаружили древний вулканизм на обратной стороне Луны
Космос
Физики, возможно, впервые наблюдали глюоний: эти частицы состоят только из силы
Наука
Екатерина Барабанова, Ростелеком – о том, как построить карьеру в образовании и HR
Мнения
Японская станция сфотографировала мусор в космосе: это первый шаг к очистке орбиты
Космос
Шесть анонсов с презентации Apple новых iPad
Новости
Семь загадок Солнечной системы и Солнца, которые ученые пока не решили
Кейсы
Посмотрите, что будет с вами при падении в черную дыру
Новости
Сибирские «врата в подземный мир» растут: что происходит в Батагайке
Новости
Оказалось, в прошлом Марс был больше похож на Землю, чем все думали
Наука
Крепость римских легионеров, которой 2000 лет, нашли рядом с собором
Наука
Терапия светом помогла при травмах позвоночника
Наука
Робот-гуманоид с электроприводом может работать вслепую
Новости