Черните дупки на Kerr могат да променят разбирането за съвременната физика

Публикация / Аспекти

Отпечатване

Изпращане по е-поща

Дата на публикуване :: 23.09.2023 , 13:15 ч. , JSCI Идентификатор 37937

Редактор: Христо Янакиев

Абстракт:: електромагнитните вълни да го избягат.техните сложни физически нюанси тепърва ще бъдат напълно разкрити.

Приложения към публикацията: N/A

Черните дупки на Kerr могат да променят разбирането за съвременната физика

Снимка © DFA

Пълен текст (JSCI 37937)

Прочетена 5973

Черните дупки са региони в пространството, характеризиращи се с изключително силна гравитация, което не позволява на цялата материя и електромагнитните вълни да го избягат. Тези завладяващи космически тела са били фокусът на безброй изследователски проучвания, но въпреки това техните сложни физически нюанси тепърва ще бъдат напълно разкрити.

Изследователи от Калифорнийския университет - Санта Барбара, Университета на Варшава и Университета в Кеймбридж наскоро проведоха теоретично проучване, фокусирано върху клас черни дупки, известни като екстремирани черни дупки на Кер, които са незаредени неподвижни черни дупки със съвпадащ вътрешен и външен хоризонт. Техният документ, публикуван във физически преглед на писма, показва, че уникалните характеристики на тези черни дупки биха могли да ги направят идеални „усилватели“ на нова, неизвестна физика.

"Това изследване има своя произход в предишен проект, започнат по време на посещението ми в UC Santa Barbara", заяви Макий Колановски, един от изследователите, които проведоха изследването, пред Phys.org. "Започнах да обсъждам много студени (така наречени, екстремни) черни дупки с Гари Хоровиц (UCSB) и Хорхе Сантос (в Кеймбридж). Скоро разбрахме, че всъщност общите екстремични черни дупки изглеждат много по -различни, отколкото се смяташе преди."

В предишния си документ Колановски, Хоровиц и Сантос показаха, че при наличието на космологична постоянна екстремални черни дупки са засегнати от безкрайни приливни сили. Това означава, че ако живите същества падат в черната дупка, те ще бъдат смазани от гравитацията, преди да се преместят дори отдалечено близо до центъра на черната дупка. И все пак екипът показа, че ако космологичната константа е нула, тъй като се предполага, че е в много астрофизични сценарии, този ефект изчезва.

„Искрата за текущата книга възникна на седмичния гравитационен обяд на UC Santa Barbara“, обясни Грант Реммен. „Разговаряйки с Хоровиц след разговори за работата му върху сингулярността на хоризонта от черни дупки, попитах дали други ефекти могат да доведат до подобни явления. Предишната ми работа върху ефективните теории на полето (EFT), по -специално развитието на физическите модели с квантови корекции, ми даде Идея. Говорейки с Хоровиц, се зачудих дали по-високите производствени термини в гравитационния EFT (т.е. квантовите корекции на уравненията на Айнщайн) сами по себе си могат да доведат до особености на хоризонтите на екстремни черни дупки. "

След като Реммен сподели идеята си с Хоровиц, те започнаха да си сътрудничат с Колановски и Сантос, насочени към тестване на тази идея чрез поредица от изчисления. В своите изчисления изследователите разглеждат гравитацията на Айнщайн, съчетана с неговите водещи квантови корекции.

"Уравненията на Айнщайн са линейни в тензора на Риман, математически обект, описващ кривината на пространственото време", обясни Реммен. "В три пространствени измерения водещите корекции на Айнщайн са термини, които са кубични (трета мощност) и квартална (четвърта мощност) в кривината. Тъй Условия. Изчислихме ефекта от тези по-високи термини върху бързо въртящите се черни дупки. "

Екстремните черни дупки се въртят с максимална възможна скорост, съответстваща на хоризонта, движещ се със скоростта на светлината. Изчисленията на изследователите показаха, че по-високите производствени корекции на EFT на екстремирани черни дупки правят хоризонта си единствен, с безкрайни приливни сили. Това е в пълен контраст с типичните черни дупки, които имат ограничени приливни сили, които стават безкрайни само в центъра на черната дупка.

"Изненадващо, корекциите на EFT карат да прескача сингулярността докрай от центъра на черната дупка до хоризонта, където не бихте очаквали да бъде", каза Реммен. „Стойността на коефициента пред даден термин EFT -„ Настройки на набиране “в законите на физиката - са продиктувани от съединителите и видовете частици, които присъстват на високи енергии и къси разстояния. В този смисъл коефициентите на EFT, коефициенти на EFT са чувствителни към новата физика. "

Колановски, Хоровиц, Реммен и Сантос също откриха, че силата на разминаването в приливите на хоризонта на екстремните черни дупки и възможното появяване на приливната особеност силно зависи от коефициентите на EFT. По този начин резултатите от техните изчисления предполагат, че геометрията на пространството в близост до хоризонта на тези черни дупки е чувствителна към новата физика при по -високи енергии.

"Интересното е, че тази неочаквана особеност присъства за стойностите на тези EFT коефициенти, генерирани от стандартния модел на физиката на частиците", каза Реммен.

"Нашите резултати са изненадващи, тъй като предполагат, че нискоенергийното описание на физиката може да се разпадне в ситуация, в която не бихте очаквали това да се случи. Във физиката обикновено има усещане за" отделяне "между различните скали на разстояние. Например, не е нужно да знаете детайлите на водните молекули, за да опишете вълни, използващи хидродинамика. И все пак за бързо въртящи се черни дупки, точно това се случва: нискоенергийният EFT се разпада на хоризонта. "

Като цяло изчисленията, извършени от този екип от изследователи, намекват за обещанието за екстремирани черни дупки на Кер за сондиране на нови физически явления. Докато хоризонтът на тези черни дупки може да бъде много голям, не се очакваше да има безкрайно голяма кривина (т.е. безкрайни приливни сили) в EFT. Резултатите от тях показват, че го прави.

„В бъдещата работа се интересуваме от проучването дали особеностите могат да бъдат разрешени чрез ултравиолетова физика“, добави Реммен. "Натискащ въпрос е дали чувствителността на хоризонта към новата физика продължава до скалата на Планк или дали хоризонтът" изглажда "в скалата на къси разстояния, свързан с EFT. Ние също търсим други ситуации в Кои ефекти на къси разстояния могат да се показват неочаквани на големи разстояния. "

Публикация / Новини (JSCI 37937)
Дата на публикуване :: 23.09.2023, 13:15 ч.

Публикацията е включена и в информационните бюлетини за абонатите на JSCI. Изберете от предлаганите възможности за абонамент, за да получавате редовни актуализации във Вашите области на интерес.

ОЩЕ ОТ РУБРИКАТА

Министерството на образованието и науката, и УНИЦЕФ ще подпишат Меморандум за сътрудничество