Физик обобщил теорему об «отсутствии волос» у черных дыр

Физик обобщил теорему об «отсутствии волос» у черных дыр

Физик Норман Гюрлебек из Бременского университета обобщил так называемую теорему об «отсутствии волос» у черных дыр для случая, когда их окружает другая гравитационная материя. Результаты своих исследований автор опубликовал в журнале Physical Review Letters.

Согласно классической теореме об «отсутствии волос», изолированные черные дыры, описанные в пространстве-времени Шварцшильда, характеризуются только двумя параметрами: их массой и угловым моментом. Слово «волосы» в этом случае используется в качестве метафоры для обозначения других параметров и предложено физиком Джоном Уилером. Однако в реальности черные дыры окружены другой массивной материей. В частности, вместе со звездами или другими дырами они могут входить в состав двойных систем или, как в исследовании Гюрлебека, быть окруженными кольцами материи.

Это приводит к искажению поля дыры силами внешней материи. Гюрлебеку удалось показать, что в случае осесимметричной черной дыры теорема об «отсутствии волос» по-прежнему остается справедливой (для изолированных черных дыр симметрия была более высокой — сферической).

Подобно теории тяготения Ньютона и классической электродинамике, в общей теории относительности поле вне черной дыры (и соответствующая геометрия пространства-времени) может быть описано мультипольным разложением. Однако в отличие от электродинамики, уравнения Эйнштейна сильно нелинейны. Это приводит к тому, что кривизна пространства-времени вблизи горизонта событий черной дыры не сводится к простой сумме вкладов полей дыры и внешней материи.

Однако Гюрлебеку удалось применить идеи математика Германа Вейля и переписать уравнения общей теории относительности в эквивалентной форме, использующей осевую симметрию черной дыры. Отдаленно эта манипуляция напоминает известную технику устранения расходимостей из теории поля, известную как перенормировка.

Новые соотношения оказались линейными, что позволило представить мультипольное разложение как сумму двух вкладов, определяемых черной дырой и внешней материей. В результате таких преобразований вклады мультиполей высоких порядков оказались подавлены, оставив только монопольное (первое) слагаемое разложения. Это означает, что даже в случае, если горизонт событий черной дыры сильно искажен влиянием внешней материи, внешний наблюдатель этого не заметит: черная дыра описывается по-прежнему только двумя параметрами.

Исследование автора использовало методы, применимые и для случая вращающейся черной дыры. Это позволяет предположить, что теорема об отсутствии волос может быть обобщена и на них. Однако автору еще предстоит выяснить, какие физические интерпретации может иметь использованный им способ устранения нелинейности уравнений.

Lenta.ru

Похожие новости:
Стивен Хокинг предложил новое описание черных дыр
Физики-теоретики Стивен Хокинг, Малкольм Перри и Эндрю Строминжер предложили расширить классическое описание черных дыр. Препринт статьи имеется в распоряжении редакции «Ленты.ру».В рамках формализма Арновитта-Дезера-Мизнера, популярного при попытках квантового рассмотрения пространства-времени вблизи черных дыр, ..
2016-12-01 3467 0 Научные открытия
0
Физики разрешили парадокс Хокинга о потере информации в черных дырах
Физики из США в своей работе показали, что черная дыра не теряет информацию вследствие испарения объекта из-за эффекта Хокинга-Грибова. Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале препринтов ArXiv, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте fromquarkstoquasars.com. Американские физики учли ..
2015-04-08 4753 0 Научные открытия
5
Представлена новая теория образования черных дыр
Черные дыры в центре карликовых галактик являются семенами, растущими в центре нашего Млечного пути и в других крупных галактиках, чья масса превышает массу нашего солнца в тысячи раз. К такому выводу пришли астрофизики, результаты исследования которых опубликованы ..
2014-03-31 2150 0 Научные открытия
0
Физики продемонстрировали слияние двух черных дыр
Физики смоделировали слияние двух черных дыр и показали соответствующую анимацию. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Технологического института Рочестера. Ученые в своем моделировании показали, каким образом ..
2015-04-11 4685 0 Научные открытия
-1
Найден способ проверить теорию петлевой квантовой гравитации
Петлевая квантовая гравитация может решить одну из самых крупных проблем физики: примирить между собой общую теорию относительности и квантовую механику. Но подобно другим умозрительным теориям квантовой гравитации, петлевая квантовая гравитация еще не была проверена экспериментально. ..
2012-01-16 3486 0 Научные открытия
0
Физики показали процесс появления черных дыр в коллайдере
Ученые провели моделирование возникновения черных дыр в результате столкновения частиц в ускорителе и установили, что необходимая для этого энергия в 2,4 раза меньше, чем считалось ранее. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, а ее краткое содержание приводит сайт Американского физического общества. ..
2013-03-12 2574 0 Научные открытия
0
Физики описали испарение черной дыры в нульмерные объекты
Физики-теоретики из США и Японии в рамках теории суперструн типа IIA качественно описали испарение крупной холодной черной дыры. Посвященный исследованию препринт авторы опубликовали на сайте arXiv.org.В использованном учеными микроскопическом подходе холодная черная дыра испаряется в свободно распространяющиеся ..
2016-03-20 2408 0 Научные открытия
1
Предсказано существование странствующих черных дыр
Астрономы, работающие с телескопом "Чандра", получили данные, которые говорят о том, что из галактики CID-42 при ее формировании была выброшена сверхмассивная черная дыра. Работа будет опубликована в Astrophysical Journal, ее препринт доступен в архиве Корнельского университета. Краткое сообщение об открытии ..
2012-06-7 2046 0 Научные открытия
0
Зарегистрирована четвертая гравитационная волна. Сразу на трех детекторах
Участниками коллаборации LIGO/VIRGO была зарегистрирована новая гравитационная волна, образованная в результате слияния двух черных дыр, причем ее зафиксировали сразу три детектора, включая запущенный совсем недавно детектор VIRGO в Италии. Это уже четвертый случай фиксации гравитационных волн, однако ..
2017-10-09 11602 0 Научные открытия
0
Вновь зафиксированы волны пространства-времени
Коллаборация LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) второй раз зафиксировала возмущения пространства-времени — гравитационные волны. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает в среду, 15 июня, издание EurekAlert!Гравитационные волны, как показали ученые, возникли в результате слияния ..
2016-06-15 1838 0 Научные открытия
0
Астрономы одарили черные дыры супероблаками
Астрономы из Университета Лестера объяснили особенности излучения галактических центров наличием вокруг сверхмассивных черных дыр торических облаков пыли (они их называют супероблаками Оорта). По мнению исследователей, это результат столкновения планет и астероидов, сформировавшихся в относительной близости от дыр. Статья ..
2011-11-1 2278 0 Научные открытия
0
Ученые нашли старейшего долгожителя среди морских животных
Американские ученые обнаружили в Тихом океане вид черных кораллов, способных жить до четырех тысяч лет. Этот срок делает их старейшими долгожителями среди морских организмов планеты, сообщает CBS News со ссылкой на журнал Zootaxa. Leiopathes annosa окрашен в золотисто-коричневый цвет, ..
2015-07-06 6465 0 Научные открытия
-1
Стивен Хокинг второй раз раскрыл тайну черных дыр
Физики-теоретики Стивен Хокинг, Малкольм Перри и Эндрю Строминжер предложили новое решение парадокса потери информации в черных дырах. Ранее (в 2005 году) Хокинг также предлагал объяснение физического противоречия. Результаты своих исследований авторы опубликовали на сайте ..
2016-01-12 2307 0 Научные открытия
-1
Микроскопических черных дыр на LHC пока не видно
Главная задача Большого адронного коллайдера — выяснить устройство нашего мира на расстояниях меньше 10–19 м, «прощупав» его частицами с энергией несколько ТэВ. К настоящему времени уже накопилось много косвенных свидетельств того, что на этом масштабе физикам должен открыться ..
2012-03-23 1604 0 Научные открытия
0
«Ферми» указал на источник гравитационных волн
Космическая обсерватория «Ферми» зафиксировала кратковременный всплеск гамма-излучения, пришедший на Землю спустя 0,4 секунды с момента фиксации гравитационных волн обсерваторией LIGO. Астрофизики предполагают, что эти события связаны — расположение источника вспышки совпадает с предсказаниями коллабораций-первооткрывателей. О находке сообщает препринт, ..
2016-02-15 1357 0 Научные открытия
0