|
Черные дыры нарушают законы физики
|
|
|
|
Черные дыры, как правило, бросают вызов физике во многих отношениях, оставляя после себя парадоксы и в целом разрушая известную физику. То же самое верно и в отношении того, как приливные силы взаимодействуют с черными дырами из внешних источников гравитации. Это взаимодействие количественно определяется так называемым “числом приливной любви”, и на протяжении десятилетий ученые знали, что число приливной любви для черных дыр точно равно нулю, нет, пшику. Это означает, что черная дыра не испытывает деформаций, когда вступает в контакт с внешними гравитационными воздействиями. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review D, предполагает, что при определенных условиях черные дыры нарушают это “нулевое” правило, что соответствует их репутации сверхмассивных научных проблем Вселенной.
|
|
|
|
Числа Лав были впервые сформулированы в 1909 году британским математиком Огастесом Эдвардом Хью (A.E.H.) Лав, который хотел понять приливную деформацию, испытываемую Землей под действием гравитационного притяжения Луны и Солнца. Сегодня эти числа Любви помогают ученым исследовать внутреннюю структуру объектов, поскольку они смещаются и растягиваются под действием приливных сил. Но черные дыры — в отличие от Земли или даже сверхплотных объектов, таких как нейтронные звезды - имеют, мягко говоря, нетипичное число любви.
|
|
|
|
“В общей теории относительности черные дыры демонстрируют замечательную особенность: их приливные числа Любви, связанные с консервативной реакцией на статические приливные поля, одинаково исчезают”, — пишут авторы. “Этот результат резко контрастирует с поведением других компактных объектов, которые, как правило, имеют ненулевые приливные числа Лява [...] приливные числа Лява отличны от нуля также для черных дыр, окруженных распределениями вещества, для черных дыр в модифицированных теориях гравитации и асимптотически неплоских пространственно-временных пространствах и, наконец, для черных дыр с более высокой размерностью.”
|
|
|
|
|
|
|
Однако в этом исследовании было решено проанализировать число Лява черных дыр с другой точки зрения: с фермионной. Как правило, числа Лява выводятся из бозонных (переносящих взаимодействие) источников, которые включают в себя такие явления, как гравитационные волны, электромагнитные поля или скалярные поля. Но вместо этого исследователи, стоящие за этим исследованием, проанализировали керровские черные дыры — незаряженные черные дыры с угловым моментом, описываемым теорией относительности Эйнштейна, — используя фермионные источники, такие как безмассовое нейтриноподобное поле Дирака (математическое поле в квантовой теории поля).
|
|
|
|
Разница между этими двумя подходами сводится к так называемым “лестничным симметриям”. Эти симметрии, по сути, приводят к нулевому решению для бозонных возмущений, но фермионные поля обходят это ограничение, поскольку их наименьший мультипольный момент (величина, которая помогает описать гравитационную структуру черных дыр), по словам авторов, “допускает регулярное затухающее решение”. Это говорит о том, что черные дыры могут содержать фермионные “волосы” — аналогично теоретическому сценарию, известному как электрослабые волосы, который описывает облако W- и Z-бозонов, из которых данная черная дыра может извлекать энергию и угловой момент.
|
|
|
|
“Наши результаты подчеркивают особую роль фермионов в потенциальном обходе этих теорем и открывают новые направления для изучения взаимодействия между фундаментальными полями, структурой черных дыр и феноменологией сильной гравитации”, - пишут авторы. Если их исследования подтвердятся, это может открыть новые возможности для изучения одного из самых загадочных небесных объектов во Вселенной.
|
|
|
|
Источник
|
