|
Моделировать черные дыры проще с помощью света
|
|
|
|
Несколько дней назад я писал о моделях неособых черных дыр, в частности, о модели Хейворда. С момента ее появления в 2006 году было представлено несколько вариаций модели Хейворда, в том числе вращающаяся модель, аналогичная метрике Керра, используемой для изучения сверхмассивных черных дыр, которые мы наблюдали непосредственно. В связи с этим возникает интересный вопрос: что, если мы будем использовать вращающуюся модель Хейворда вместо обычной модели Керра? На этот вопрос отвечает недавнее исследование. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Внешне показатели черной дыры Хейворда почти не отличаются от обычных показателей черной дыры Шварцшильда. И то, и другое является решением уравнений поля Эйнштейна. Единственное отличие состоит в том, что решения Хейворда накладывают дополнительное ограничение на то, что черная дыра не имеет сингулярности, что избавляет от некоторых проблем, связанных с сингулярностями и горизонтами событий.
|
|
|
|
Что касается внешних областей, которые мы можем наблюдать, то две модели настолько похожи, что можно подумать, что использовать одну модель вместо другой бессмысленно. Но эта последняя работа показывает, что модель Хейворда может иметь некоторые преимущества.
|
|
|
|
В этой последней работе команда начала с вращающейся метрики Хейворда и представила статистическое моделирование случайного плазменного поля. Это похоже на то, как аниматоры в фильмах и видеоиграх используют имитацию трепетания для имитации волн на воде, вместо того чтобы вычислять реальную гидродинамику воды. Результат выглядит похожим на реальный, но его гораздо проще вычислить. Для своей модели команда смоделировала мерцание света, испускаемого аккреционным диском вблизи черной дыры.
|
|
|
|
|
|
|
Для стандартных моделей черных дыр этот подход в основном не подходит. Случайные вспышки просто размываются на том уровне, который мы можем наблюдать, поэтому он не очень полезен для изучения динамики сверхмассивных черных дыр. Но авторы обнаружили, что это не относится к моделям Хейворда. Без сингулярности модели Хейворда имеют небольшой динамический характер, и случайные мерцания взаимодействуют с этим.
|
|
|
|
Например, одна из особенностей, которую мы наблюдали у сверхмассивной черной дыры M87*, заключается в том, что магнитное поле ее аккреционного диска может меняться довольно внезапно. Мы все еще не совсем уверены, как это происходит, и компьютерное моделирование с использованием стандартной метрики очень чувствительно к начальным условиям. Но этот сдвиг магнитного поля естественным образом возникает в модели Хейворда. Другими словами, этот новый подход позволяет лучше моделировать то, что мы наблюдаем.
|
|
|
|
Следует подчеркнуть, что этот новый подход не затрагивает фундаментальную физику, которая создает эти сдвиги магнитного поля. Но это не обязательно проблема. Точно так же, как мы можем моделировать такие явления, как трение, не моделируя взаимодействия атомов на двух поверхностях, этот новый подход может помочь нам понять общую динамику черных дыр.
|
|
|
|
Таким образом, оказывается, что в моделях неособых черных дыр все-таки есть смысл.
|
|
|
|
Источник
|
