Черные дыры - это области бесконечной плотности, известные как сингулярность. И согласно общепринятой физике, каждый из этих пожирателей космической материи окружен горизонтом событий - границей, через которую, однажды упав, вы никогда не выйдете. Но что, если какие-то черные дыры «голые» - полностью лишенные таких границ? Насколько мы можем судить, сингулярности всегда окутаны горизонтом событий, но более подробный взгляд на математику общей теории относительности показывает, что это не так.
Дата : 01.12.2020 / Фуад Кулиев / Комментариев: 0
Если такие «голые» черные дыры усеивают Вселенную, то как показывает новое исследование, мы могли бы их обнаружить: глядя на окружающее их световое кольцо. Черные дыры являются следствием математики общей теории относительности Эйнштейна. Эти уравнения говорят нам, что если сгусток материи схлопывается до слишком маленького объема, гравитация этой материи будет продолжать сжиматься, пока она не превратится в бесконечно крошечную точку. Эта точка называется сингулярностью, и это сигнал о том, что математика, которую мы используем для описания пространства-времени, полностью разрушается. Гравитационное притяжение сингулярности бесконечно велико. Объекты могут тянуться к сингулярности быстрее скорости света. Вблизи сингулярности физика общей теории относительности больше не может предсказывать будущую траекторию частиц, что является одним из основных положений физики. Без возможности делать прогнозы физика разваливается.
С тех пор, как мы впервые обнаружили существование черных дыр, мы задавались вопросом, возможно ли сформировать сингулярность без связанного с ней горизонта событий — так называемой «голой» сингулярности. Это действительно было бы очень опасное место, где нарушаются законы физики, которые полностью доступны для остальной Вселенной. По крайней мере, в случае традиционной черной дыры сингулярность надежно скрыта за горизонтом событий, поэтому, хотя это место с экстремальной и неизвестной физикой и все, что там происходит, заблокировано от остального космоса.
Если «голые» сингулярности существуют, они определенно необычные. Нам известен только один подтвержденный способ образования сингулярностей — это когда у гигантской звезды заканчивается топливо и она схлопывается сама по себе. Когда это происходит, у сингулярности естественным образом появляется горизонт событий. Наличие «голой» сингулярности настолько беспокоит физиков, что они предположили, что, природа вообще не позволяет им существовать, но пока у нас нет никаких доказательств этой идеи.
Возможно, удастся образовать «голые» сингулярности, но только в самых экстремальных условиях. Если черная дыра вращается, она может образовать второй горизонт событий, расположенный внутри первого. Чем быстрее вращается черная дыра, тем ближе эти горизонты событий друг к другу. Если он вращается достаточно быстро, математика предсказывает, что горизонты событий могут «уравновеситься» и выявить голую сингулярность.
До сих пор мы не идентифицировали какие-либо черные дыры, вращающиеся с достаточной скоростью, чтобы обнажить такие особенности, но у нас нет способа определить, является ли случайный астрофизический объект обычной черной дырой или «голой» сингулярностью. Изображение, полученное телескопом Event Horizon Telescope, конечно, является исключением, но у нас не так много изображений.
Физики-теоретики решительно приняли эту задачу, изучив, может ли голая сингулярность проявлять себя другими способами, особенно если она окружена кольцом материала, как сообщается в статье, опубликованной 12 ноября на сервере журнала препринтов arXiv. Это кольцо, называемое аккреционным диском, является общей чертой черных дыр (и потенциально голых сингулярностей). Когда газ и пыль падают на плотный и компактный объект, этот материал расплющивается в диск, а затем стекает вниз. Этот диск может быть невероятно ярким, что свидетельствует о существовании черной дыры (на самом деле, именно так мы узнаем о существовании подавляющего большинства черных дыр во Вселенной).
Большинство теоретических исследований «голых» сингулярностей предполагают, что объект существует изолированно, что неверно в реальной Вселенной. В новой работе теоретик исследовал всю сложную ситуацию и нашел удивительный результат. Аккреционный диск не полностью отделен от черной дыры (или «голой» сингулярности). Сам диск имеет собственное гравитационное притяжение, и он может скручивать и искажать компактный объект в центре. Это искажение, в свою очередь, влияет на гравитационную среду вокруг объекта, слегка изменяя путь материала, закручивающегося внутрь.
Теоретики обнаружили, что обнаженная сингулярность действительно ведет себя немного иначе, чем обычная черная дыра — аккреционный диск вокруг «голой» сингулярности может быть намного, намного ярче, чем вокруг черной дыры. Пока что наши телескопы не обладают чувствительностью, чтобы отличить разницу, в отличие от инструментов будущего; возможно, обновленная версия телескопа «Горизонт событий» поможет. Обнаружение «голой» сингулярности в дикой природе было бы большим открытием в физике. Мы могли бы указать место на небе, где мы знаем, что наши знания не работают. Более подробные исследования окружающей среды вокруг подтвержденной обнаженной сингулярности раскрыли бы некоторые из самых глубоких загадок Вселенной. Первоначально опубликовано на Live Science.
ВНИМАНИЕ! При копировании материала активная ссылка на статью сайта SKNEWS.RU обязательна!
1 декабря 2020, 20:25
Автор: Фуад Кулиев
Просмотров: 4062
Автор: Фуад Кулиев
Просмотров: 4062
Поделиться:
< / > Код для блога
Комментарии к статье 0