Astronomija

Astrofizinės juodosios skylės, nukrypstančios nuo Kerro juodųjų skylių?

Astrofizinės juodosios skylės, nukrypstančios nuo Kerro juodųjų skylių?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Besisukančios juodosios skylės susidaro dėl masyvių besisukančių objektų gravitacinio griūties. Paprastai manoma, kad Kerro juodosios skylės sprendimai galioja tuščioje erdvėje už astrofizinių juodųjų skylių ribų.

Mano klausimas: Ar yra keletas astrofizinių juodųjų skylių įrodymų (stebėjimo duomenų), rodančių nukrypimą nuo Kerro juodosios skylės sprendimo?


Atrodo, kad trūksta „naujos fizikos“ įrodymų (tyrinėjant šį klausimą.) Juodąsias skyles galima visiškai apibūdinti žinomomis bendrojo reliatyvumo pasekmėmis, kiek mūsų gebėjimas jas stebėti. Yra žinomi nukrypimai nuo Scharwchild metrikos, pavyzdžiui, juodosiose skylėse, kuriose akrecijos diskas yra pasviręs, palyginti su juodosios skylės sukimu, ir kuriose kadro vilkimo poveikis gali būti pastebimas kaip akreto disko pertrūkiai į sukimąsi juodosios skylės plokštuma.

Didelės energijos kosminiai spinduliai yra menkai suprantamas fenonomas. Panašu, kad jos yra įkrautos dalelės (ty protonai), kurias juodosios skylės pagreitina labai dideliu greičiu (daug daugiau nei 99% c). Tačiau tam tikras mechansimas, kuris tai daro, nėra aiškus. Straipsnyje https://arxiv.org/pdf/1904.04654.pdf siūloma, kad didelės energijos protonai gali būti juodųjų skylių su Kerr-Newmann metrika, tai yra besisukančios, pasekmė. apkaltintas Juodoji skylė; nes net ir nedidelis krūvis turėtų vieningą poveikį protonų kaimynystėje. Tai galėtų būti aiškinama kaip įrodymas, kad kai kurios juodosios skylės turi Kerro ir Newmano erdvėlaikio metriką.


Literatūra

Čandrasekharas, S. Juodųjų skylių matematinė teorija (Oxford Univ. Press, 1992).

Bozza, V. Juodųjų skylių gravitacinis objektyvavimas. Gen. Rel. Grav. 42, 2269–2300 (2010).

Ćadež, A. & amp Calvani, M. Reliatyvistinės emisijos linijos iš akrecijos diskų aplink juodąsias skyles. Pirmadienis Ne. R. Astronas. Soc. 363, 177–182 (2005).

Torner, L., Torres, J. & amp Carrasco, S. Skaitmeninis spiralinis vaizdavimas. Pasirinkti Išreikšti 13, 873–881 (2005).

Dehnenas, H. Gravitacinis Faradėjaus efektas. Vid. J. Teorija. Fiz. 7, 467–474 (1973).

Molina-Terriza, G., Torres, J. P. ir amp. Torner, L. Susukti fotonai. Gamtos fiz. 3, 305–310 (2007).

Beckwith, K. & amp, Done, C. Ekstremalus gravitacinis lęšis šalia besisukančių juodųjų skylių. Pirmadienis Ne. R. Astronas. Soc. 359, 1217–1228 (2005).

Carini, P., Long-Long, F., Miao, L. & amp Ruffini, R. Fotono fazės raida Kerro erdvėlaikyje. Fiz. Kun. D 46, 5407–5413 (1992).

Long-Long, F. & amp Wo-Lung, L. Gravitomagnetizmas ir fotono uogų fazė besisukančiame gravitacijos lauke. Vid. J. Mod. Fiz. D 10, 961–969 (2001).

Marucci, L., Manzo, C. ir amp. Paparo, D. Optinio nugaros ir orbitos kampinio impulso konversija nehomogeninėse anizotropinėse terpėse. Fiz. Kun. Lett. 96, 163905 (2006).

Grier, D. G. Optinių manipuliacijų revoliucija. Gamta 424, 810–816 (2003).

Gibsonas, G. ir kt. Laisvos erdvės informacijos perdavimas naudojant šviesos spindulius, nešančius orbitinį kampinį impulsą. Pasirinkti Išreikšti 12, 5448–5456 (2004).

Thidé, B. ir kt. Fotonų orbitos kampinio impulso panaudojimas žemo dažnio radijo srityje. Fiz. Kun. Lett. 99, 087701 (2007).

Harwit, M. Photon orbitos kampinis impulsas astrofizikoje. Astrofijos. Dž. 597, 1266–1270 (2003).

Eliasas, N. M. II. Fotonų orbitos kampinis impulsas astronomijoje. Astronas. Astrofijos. 492, 883–922 (2008).

Tamburini, F., Anzolin, G., Bianchini, A. & amp Barbieri, C. Rayleigh kriterijaus ribos įveikimas optiniais sūkuriais. Fiz. Kun. Lett. 97, 163903 (2006).

Serabyn, E., Mawet, D. & amp Burruss, R. Egzoplanetos vaizdas, atskirtas nuo žvaigždės dviem difrakcijos spindulių pločiais. Gamta 464, 1018–1020 (2010).

Anzolin, G., Tamburini, F., Bianchini, A., Umbriaco, G. & amp Barbieri, C. Optiniai sūkuriai su žvaigždės šviesa. Astronas. Astrofijos. 488, 1159–1165 (2008).

Berestetskii, V. B., Lifshitz, E. M. ir Pitaevskii, L. P. Kvantinė elektrodinamika 2-asis leidimas,T. 4 (Butterworth-Heinemann, 1982).

Mair, A., Vaziri, A., Weihs, G. & amp Zeilinger, A. Fotonų orbitos kampinio impulso būsenų susipynimas. Gamta 412, 313–316 (2001).

Leach, J., Padgett, M. J., Barnett, S. M., Franke-Arnold, S. ir amp. Courtial, J. Vieno fotono orbitos kampinio impulso matavimas. Fiz. Kun. Lett. 88, 257901 (2002).

Tamburini, F. ir amp Vicino, D. Fotonų bangos funkcija: kovariuota formulė ir lygiavertiškumas QED. Fiz. Kun. A 78, 052116 (2008).

Falcke, H., Melia, F. & amp Agol, E. Juodosios skylės šešėlio stebėjimas Galaktikos centre. Astrofijos. Dž. 528, L13 – L16 (2000).

Genzel, R. ir kt. Netoli infraraudonųjų spindulių pliūpsniai nuo dujų kaupimosi aplink supermasyvią juodąją skylę Galaktikos centre. Gamta 425, 934–937 (2003).

Aschenbachas, B., Grosso, N., Porquet, D. ir amp. Predehl, P. Rentgeno spinduliai atskleidžia Galaktikos centro juodosios skylės masę ir kampinį impulsą. Astronas. Astrofijos. 417, 71–78 (2004).

Broderick, A. E., Fish, V. L., Doeleman, S. S. & amp Loeb, A. Šaulio A * akrecijos srauto per milimetrą VLBI parametrų įvertinimas. Astrofijos. Dž. 697, 45–54 (2009).

Tamburini, F., Sponselli, A., Thidé, B. & amp Mendonça, J. T. Photon orbitos kampinis impulsas ir masė plazmos sūkuryje. Europhys. Lett. 90, 45001 (2010).

Darwinas, C. Dalelės gravitacijos laukas. Proc. R. Soc. Lond. 249, 180–194 (1959).

Su, F. S. ir amp. Mallettas, R. L. Kerro metrikos poveikis elektromagnetinės bangos poliarizacijos plokštumai. Astrofijos. Dž. 238, 1111–1125 (1980).

Mendonça, J. T. & amp Thidé, B. Neutrino orbitos kampinis impulsas plazmos sūkuryje. Europhys. Lett. 84, 41001 (2008).


Juodosios skylės: stipraus gravitacijos bandymo laboratorija

Šiame vadovėlyje pristatomi dabartiniai astrofiziniai juodųjų skylių stebėjimai ir aptariami pagrindiniai būdai, kaip elektromagnetine spinduliuote ištirti stiprią gravitacijos sritį aplink šiuos objektus. Dar svarbiau, kad jame pateikiamos pagrindinės priemonės astrofiziniam kodui parašyti ir Kerro paradigmai išbandyti. Astrofizinės juodosios skylės yra ideali laboratorija stiprioms jėgoms patikrinti. Pagal bendrą reliatyvumą, erdvės laiko geometrija aplink šiuos objektus turėtų būti gerai apibūdinta Kerro sprendimu. Elektromagnetinė spinduliuotė, kurią skleidžia dujos vidinėje akrecijos disko dalyje, gali ištirti stiprios gravitacijos srities metriką ir patikrinti Kerro juodosios skylės hipotezę. Pridedant kiekvieno skyriaus pratimus ir pavyzdžius, taip pat skaičiavimus ir analitinę informaciją priede, knyga yra ypač naudinga pradedantiesiems ar magistrantams, kurie yra susipažinę su bendruoju reliatyvumu, nors jie neturi jokio astronomijos ar astrofizikos pagrindo. & Lt

Cosimo Bambi yra Fudano universiteto Fizikos katedros profesorius. 2007 m. Jis įgijo daktaro laipsnį Ferraros universitete (Italija). Jis buvo posto doktorantas Veino valstijos universitete (Mičiganas), Tokijo universiteto (Japonija) IPMU, prof. Dvali grupėje Miunchene, LMU. 2012 m. Pabaigoje jis persikėlė į Fudano universitetą pagal „Tūkstančio jaunųjų talentų“ programą. Jo moksliniai interesai apima kelias gravitacijos, kosmologijos ir didelės energijos astrofizikos sritis. Jis paskelbė daugiau nei 80 mokslinių straipsnių leidiniuose, kurie buvo paskelbti leidinyje, ir 2 apžvalginiuose straipsniuose. Jis parašė vieną vadovėlį ir redagavo vieną tomą (ASSL) kartu su „Springer“.


Astrofizinės juodosios skylės, nukrypstančios nuo Kerro juodųjų skylių? - Astronomija

COVID-19 paveikė daugelį institucijų ir organizacijų visame pasaulyje, sutrikdydama tyrimų pažangą. Per šį sunkų laiką APS ir Fizinė apžvalga redakcija yra pilnai įrengta ir aktyviai dirba remdama tyrėjus, toliau vykdydama visas redakcines ir tarpusavio peržiūros funkcijas, skelbdama tyrimus žurnaluose, taip pat sumažinanti prieigos prie žurnalų trukdžius.

Mes vertiname jūsų nuolatines pastangas ir įsipareigojimą padėti pažangiam mokslui ir leisti mums išleisti geriausius fizikos žurnalus pasaulyje. Tikimės, kad jūs ir jūsų artimieji išliksite saugūs ir sveiki.

Daugelis tyrinėtojų dabar dirba ne savo institucijose, todėl gali patekti į „Physical Review“ žurnalus. Siekdami to išspręsti, patobulinome prieigą naudodamiesi keliais skirtingais mechanizmais. Žr. Prieiga prie universiteto Fizinė apžvalga dėl tolesnių instrukcijų.


Juodosios skylės masės ir nugaros rentgeno matavimo matavimai

Šviesos aidai nuo supermasyvių juodųjų skylių kaupimo leidžia mums stebėti medžiagą artėjant įvykio horizontui. Žemėlapio metu keičiantis rentgeno spinduliuotės komponentų erdviniam dydžiui giluminio stebėjimo metu, mes galime apriboti juodosios skylės masę ir sukti.

Dalintis

Nukopijuokite nuorodą

Suprasti daugelį astrofizinių procesų priklauso nuo tikslių dviejų varžomų juodųjų skylių savybių: jų masės ir sukimosi. Svarbu išmatuoti šiuos kiekius kaupimo sistemose - tai išsamus karštų dujų, esančių giliai skylės potencialiame šulinyje, erdvinio masto supratimas. Neseniai paskelbtame laiške mes sukūrėme rentgeno atgarsių kartografavimo metodą, kad erdviškai atvaizduotumėte emisijos komponentus Rg aplink šalia esančią supermasyvią juodąją skylę (kur Rg = GM / c 2). Taikant ilgą rentgeno stebėjimą netoliese esančiame ir labai kintančiame rentgeno spindulių šaltinyje IRAS 13224-3809, mes parodome, kaip šis metodas gali sukurti nepriklausomus sukimo ir masės įvertinimus su 10% statistiniu neapibrėžtumu.

Atsižvelgiant į tai, kad mes negalime tiesiogiai erdviniu būdu išspręsti daugumos susidariusių juodosios skylės sistemų, paprastai turime pasikliauti netiesioginiais metodais, norėdami padaryti išvadą apie šias savybes. Neseniai „Event Horizon“ teleskopo (EHT) vaizdas buvo milžiniškas žingsnis į priekį, norint suprasti šias sistemas. Tačiau ši technika gali būti taikoma tik artimiausioms dviem supermasyvioms juodosioms skylėms. Tradiciniai metodai paprastai remiasi atominių emisijų linijų savybių naudojimu kaip dujų, esančių greta skylės, žymekliais (pvz., Optinio atgarsio masės kartografavimo metodas, taikomas plačios linijos regiono dujoms keletą šviesų dienų nuo centrinio objekto).

Vidinio akrecijos disko krašto vieta yra jautri juodosios skylės sukimui: norint maksimaliai besisukančią juodąją skylę, paskutinė vidinė stabili apskritoji orbita (ISCO) juda arčiau įvykio horizonto. Vienas iš sėkmingiausių sukimo matavimo metodų yra rentgeno atspindžio kontinuumo metodas. Čia savaiminė rentgeno spinduliuotė iš 10 9 Kelvino elektronų plazmos (vainiko) apšviečia aušintuvo (10 5 K) dujas akrecijos diske. Vėliau ši emisija yra perdirbama, prieš ją perduodama ir nukreipiama į stebėtoją kaip atspindžio spektrą. Tai apima daugelį fluorescencinių spindulių linijų, žemesnių nei 1 keV, ir ypač atkreipkite dėmesį į 6,4 keV Fe Kα liniją. Kadangi šios linijos gaminamos giliai gravitaciniame potenciale, šiose linijose atsispindi bendro reliatyvumo poveikis. Jei išmatuosime tiesės iškraipymą, galima išmatuoti akretuojančios medžiagos geometriją ir išmatuoti sukinį.

Tačiau tradiciniai sukimo matavimo metodai pateikia įvertinimus R skalės vienetaisg, nes nėra žinomas fizinis sistemos skalės ilgis. Rentgeno spindulių atgarsis netiesiogiai daro išvadą apie juodosios skylės - akrecijos disko - vainikinės sistemos geometriją ir dydžio skalę, matuodamas kelio ilgį tarp radiacijos iš vainiko ir disko. Tai yra panašu į tai, kaip kas nors kalba, skirtingose ​​patalpose skambės skirtingai - nuo dažnio priklausomas aidas arba aidas skiriasi, kai kas nors kalba klasėje, palyginti su katedra. Matuodami subtilų atgarsio atgarsį rentgeno šviesos kreivėse, galime daryti išvadą apie akrecijos srauto aplink juodąją skylę geometrijos geometriją ir dabar galime išmatuoti masę ir suktis.

Žemiau esančioje animacijoje parodytas žaislinis rentgeno atgarsio modelis. Pagrindinė mintis yra ta, kad beveik akimirksniu išmetama iš vainiko aukščio, h, apšviečia akrecijos diską, kuris tęsiasi iki ISCO. Vėliau ši emisija bus perdirbama ir atspindima iš disko su tam tikru laiko uždelsimu, kurį suteikia sistemos geometrija. Kelio ilgis tarp vainiko ir vidinio disko krašto nustato stebimą atgarsio laiką.

Šioje animacijoje lyginamas neutralios Kα linijos atsakas aplink maksimaliai besisukančią Kerro juodąją skylę ir nesisukančią Schwarzschildo juodąją skylę. Kairieji skydai rodo šviesos aido raidą, kurią mato tolimas stebėtojas, kai apšvietimas žengia per visą diską, o juodosios skylės horizontas rodomas baltai. Spalvinimas parodo vidinės siauros spektrinės linijos energijos iškraipymą esant 6,4 keV, kuris iliustruoja reliatyvistinį fotonų energijos poslinkį dėl bendrųjų ir specialiųjų reliatyvistinių efektų šalia juodosios skylės.

Vidurinės plokštės rodo neutralaus Kα spektrinio atsako priklausomybę nuo laiko. Dešinieji skydai vaizduoja numatomas šviesos kreives (viršuje) ir besikeičiančius energijos spektrus (apačioje). Šviesos kreivės rodo disko atsaką tam tikroje energijos juostoje, kuri transformuojama į Furjė sritį, kad gautų reverberacijos proceso perdavimo funkciją.

Naudodami specialius rentgeno stebėjimus atskiruose šaltiniuose, mes galime išmatuoti Furjė fazės (laiko) vėlavimą tarp skirtingų energijos juostų. Stebėjimai, kurių bazinė linija paprastai yra 500 ks, anksčiau buvo modeliuojami naudojant visiškai reliatyvistines perdavimo funkcijas, siekiant nustatyti juodosios skylės masę, sukinį ir kitas įdomias akrecijos srauto savybes. Tačiau modeliuojant šiuos stebėjimus lieka degeneracijos. Pvz., Tas pats fizinio kelio ilgis (reverberacijos laiko skalė) gali būti dėl didesnio atskyrimo (Rg) vainiko iš disko arba tiesiog turint didesnę juodųjų skylių masę.

2016 m. Mums buvo paskirtas 1,5 Ms XMM-Newton stebėjimas netoliese esančioje Seyfert galaktikoje, IRAS 13224-3809. Tai vienas kintamiausių rentgeno spindulių šaltinių danguje. Kartu su esamais 500 ks archyviniais duomenimis, tai suteikė 2 Ms duomenų rinkinį, kad būtų galima taikyti rentgeno atgarsio metodą. Tai, ką mes sugebėjome padaryti pirmą kartą, yra stebėti, kaip reverberacijos signalas vystėsi per šią išplėstinę bazinę liniją. Mes išsiaiškinome, kad rentgeno vainiko dydis didėja didėjant jo šviesumui, panašiai kaip katedros stogo aukštis keičiasi. Šis papildomas kelio ilgis atitinka pirmąjį nulio kirtimą, pereinantį į žemesnius laiko dažnius reverberacijos delsose, kaip parodyta 1 paveiksle. Kadangi žinome, kad juodosios skylės masė ir sukimasis šiame laikotarpyje negali pasikeisti, bendras modeliavimas pašalina būdingą masės ir vainikinio aukščio degeneraciją. Modeliuojant randama 2 milijonai saulės masės juodosios skylės, kurios sukimasis yra beveik maksimalus - tai atitinka tradicinių metodų vertinimus.

Gauname juodosios skylės masės įvertį su a

10% statistinė neapibrėžtis, kuri yra panaši į dabartinius geriausius optinius metodus. Tačiau didelio greičio akrecijos šaltiniai, tokie kaip IRAS 13224-3809, paprastai turi labai mažą optinį kintamumą, o tai reiškia, kad optinio reverberacijos masės kartografavimo metodas šiais atvejais negali būti taikomas. Mūsų rezultatas parodo, kaip rentgeno atgarsis bus galingas metodas tikrinant bendrą reliatyvumą ir suprantant juodųjų skylių augimą kosmologiniu laikotarpiu. Tai suteikia papildomą perspektyvą labai mažiems kaupimo greičio šaltiniams, pasiekiamiems naudojant EHT, ir susijungimo kelią į juodosios skylės augimą, kurį galima ištirti gravitacinių bangų eksperimentais.

Rentgeno atgarsis jau galėjo būti pritaikytas artimiausiu

100 supermasyvių juodųjų skylių suteikė pakankamai laiko esamiems instrumentams. Šis skaičius žymiai padidės, kai ESA Atėnė palydovas paleistas 2030-ųjų pradžioje. Gebėjimas išmatuoti didelio masyvių juodųjų skylių didelio mėginio masę ir sukimąsi bus transformuojantis tiek į mūsų supratimą apie juodųjų skylių augimą, tiek apie bendrą reliatyvumą.


Juodosios skylės bomba

Mes atsiveriame su jauna ir nepatogi visata, kurioje gyvena daugiausia nepastovūs dujų ir dulkių debesys. Pirmykštė erdvė yra karšta ir pradeda užpildyti pirmosiomis didžiulėmis pirmykštėmis žvaigždėmis. Tai bus žinoma kaip III populiacijos žvaigždės. Jie gaminami didelėje vandenilio ir helio dalyje. Kai šios žvaigždės miršta, jų likučiai užleidžia vietą sunkesniems elementams, mažesnėms žvaigždėms ir nuosekliems supernovos sprogimams, iš kurių juodos skylės kaip tamsi alyva kyla iš rudos, derlingos žemės. Šioje ankstyvojoje visatoje prasideda kosmoso projektas. Didelės materijos kolekcijos yra galaktikų sankaupos. Šiuose klasteriuose atskiros galaktikos pačios gausu savo pakabukų su planetų sistemomis, žvaigždėmis, mėnuliais ir nesąžiningais dangaus kūnais. Kiekvienas iš šių objektų turi kažką bendro, pradedant šviečiausia žvaigžde ir baigiant nepastebimiausiu asteroidu.

Naujausi tyrimai rodo, kad jauna visata sukosi aplink kelias ašis ir šis sukimasis arba „kampinis impulsas“ buvo perduotas visiems vėliau susiformavusiems objektams. Idėja panaši į tai, kaip Saulė ir planetos mūsų Saulės sistemoje sukasi ta pačia kryptimi, nes visos jos buvo suformuotos iš to paties pradinio debesies. Išimtis yra Veneros ir Urano planetos, kurios sukasi skirtingomis kryptimis, galbūt dėl ​​sunkių susidūrimų tam tikru jų istorijos momentu. Kai kurie tyrinėtojai tai apibūdina kaip pradinę visatą kaip besisukantį elektroną. Sąlygos atvėso, o materija sudarė vis mažesnes kosmoso detales: vandeningos planetos, pūslėtos mėlynos žvaigždės. Pradinis sukimasis nuolat tekėjo žemyn ir išlaikomas kiekviename kosminiame objekte, kurį iki šiol radome.

Tačiau iš visų šluojančių, besisukančių objektų įdomiausia yra juodoji skylė. Sukamosios juodosios skylės yra žinomos kaip Kerro juodosios skylės. Palyginimui, stacionarioji juodoji skylė yra žinoma kaip Schwarzschildo juodoji skylė. Abu jie yra bendrosios reliatyvumo matematikos sprendimai, tačiau tikros astrofizinės juodosios skylės visada sukasi. Pradinės žvaigždės kampinis momentas, kol ji sugriuvo, išsaugoma susidariusioje juodojoje skylėje. Iš jų sukimosi galime išgauti iš pažiūros begalinį energijos kiekį. Arba mes galėtume jas paversti didžiausiomis kada nors įsivaizduotomis bombomis.

Šie tikrieji masinio naikinimo ginklai buvo tyrimo objektai aštuntajame dešimtmetyje. Metodas yra paprastas. Apjuoskite juodąją skylę atspindinčia ertme, tarsi veidrodžiu. Ši veidrodinė megastruktūra yra panaši į Dysono sferą, kuri bando pasinaudoti žvaigždės energija. Su juodosios skylės bomba mes naudojame juodosios skylės sukimosi energiją. Šis veidrodis turi būti pakankamai didelis, kad tilptų juodosios skylės, vadinamos ergosfera, regionas, esantis tiesiai virš tos liūdnai pagarsėjusios vietos, kurią vadiname įvykio horizontu.

Ergosferoje erdvės audinį galima vilkti greičiau nei šviesos greičiu. Nepaisant to, kad skamba taip, kad pažeidžia fizikos dėsnius, tai neprieštarauja jiems dėl tos pačios priežasties, kai metmenų pavara gali keliauti greičiau nei šviesa be prieštaravimų. Įstatymai sako, kad jokio objekto per kosmosas gali judėti antžeminiu greičiu. Tačiau pati erdvė gali pažeisti šį greičio apribojimą. Kai objektas patenka į ergosferą, jis palei juodosios skylės sukimosi kryptį. Iš šio gresiančio regiono teoriškai galime išgauti energiją ir materiją. Ir todėl, kad įvykio horizonte pabėgti iš ergosferos įmanoma. Tai dinamiška ir svaiginanti aplinka, tačiau tai nėra grįžimo taškas.

Norėdami pagaminti juodosios skylės bombą, šviesos spindulį pašvieskite į ergosferą. Nuvykę šviesos fotonai sustiprės juodosios skylės sukimosi energija, po kurios jie atsitrenks į veidrodžio sieną, atsispindės per ergosferą ir toliau stiprės neribotą laiką. Tai yra procesas super spinduliavimas ir tai yra bomba esmė. Po to, kai šviesa toliau sklaidosi super spinduliuojanti, ji sukuria nestabilumą: sprogimą varžo tik supernovos įvykis.

Juodoji skylė tampa besiplečiančiu, ugningu ginklu, išsiskleidžiančiu aplinkui ir išnaikinti supančią medžiagą. Planetos lūžta ir prasiveria, tarpžvaigždinė terpė yra uždegta ir užklumpa stipriai sprogus. Bet koks gyvenimas, egzistuojantis šiuose egzotiškuose pasauliuose, mirs, dar net nesuvokiant, kas vyksta. Visos planetos sistemos būtų sterilizuojamos, maudomos dideliame naujų elementų turtingume, tačiau jų paviršiuje dabar nėra jokios floros ar faunos. Tai vaidina taip, kaip mūsų pačių bombos. Jie numeta, atidaro Žemės miesto peizažus ir degina bibliotekų ir namų, kur vėliau tuščius pastatus užplūs pavojinga radiacija, kelius. Ilgus metus dėl tos pačios spinduliuotės niekas negalės sugrįžti.

Norint pastatyti ginklą kaip juodosios skylės bombą, reikia gerokai pažangesnės civilizacijos nei mūsų. Net Dysono sfera daro prielaidą, kad civilizacija Kardashevo skalėje bus bent jau II tipo (palyginti su mūsų civilizacija, kuri net nepasiekė I tipo). Tačiau pastatyti juodosios skylės bombą yra didesnis iššūkis, nes mums reikės sukurti technologiją ne tik pačiam veidrodžiui gaminti, bet ir pirmiausia keliauti prie juodosios skylės. Tai yra, mums reikės įveikti tarpžvaigždinių kelionių problemą.

Tačiau yra alternatyvi ateitis.

Užuot leidę energijai toliau kauptis megastruktūros viduje, mes galime atidaryti langą veidrodyje ir išgauti energiją savo asmeniniam naudojimui. Tai tas pats klausimas, su kuriuo dabar susiduriame: ką mes darome su visa surinkta jėga? Mes galime jį naudoti augdami. Arba galime jį panaudoti kurdami didžiausius visatos sunaikinimo vaizdus.

Dabar sukūriau a visiškai nauja „Twitter“ paskyra tiems iš jūsų, kuriuos domina sekimas. Labai ačiū, kad skaitėte.


Baltosios knygos ir programiniai dokumentai

J. S. Bloomas, D. E. Holzas, S. A. Hughesas ir K. Menou (plius 37 kartu pasirašantys autoriai), Koordinuotas mokslas gravitaciniame ir elektromagnetiniame danguje, Pateikta „Astro 2010“, „Decadal Astronomy and Astrophysics“ apklausa arXiv: 0902.1527.

P. Madau, T. Abelis, P. Benderis, T. Di Matteo, Z. Haimanas, S. Hughesas, A. Loebas, E. Phinney, J. Primackas, T. Prince'as, M. Reesas, D. Richstone'as, B Schutz, K. Thorne ir M. Volonteri, Masinės juodosios skylės per visą kosminį laiką, Pateikta „Astro 2010“, „Decadal Astronomy and Astrophysics“ apklausa arXiv: 0903.0097.

B. F. Schutzas, J. Centrella, C. Cutler ir S. A. Hughes, Ar Einšteinas pasakys paskutinį žodį apie sunkumą?, Pateikta „Astro 2010“, „Decadal Astronomy and Astrophysics“ apklausa arXiv: 0903.0100.

P. Amaro Seoane ir daugiau kaip 100 papildomų autorių, įskaitant S. A. Hughesą, Gravitacinė VisataPateikta Europos kosmoso agentūrai kaip atrankos į jų programą „Cosmic Vision“ arXiv dalis: 1305.5720.

C. P. L. Berry, S. A. Hughes, C. F. Sopuerta, A. J. K. Chua, A. Heffernan, K. Holley-Bockelmann, D. P. Mihaylov, M. C. Miller ir A. Sesana, Unikalus ekstremalių masės santykio įkvėpėjų potencialas gravitacinių bangų astronomijojePateikta „Astro 2020“, „Decadal Astronomy and Astrophysics“ apklausa arXiv: 1903.03686.

E. Berti ir 17 papildomų autorių, įskaitant S. A. Hughesą, Bendrojo reliatyvumo ir pagrindinės fizikos testai su kosmoso gravitacinių bangų detektoriais, Pateikta „Astro 2020“, „Decadal Astronomy and Astrophysics“ apklausa arXiv: 1903.02781.

V. Babhavas ir 28 papildomi autoriai, įskaitant S. A. Hughesą, Juodųjų skylių pobūdžio tyrimas: giliai mHz gravitacinių bangų danguje, Pateikta Europos kosmoso agentūrai & rsquos Voyage 2050 programai arXiv: 1908.11390.

Pagaminta kartu su Hugo. Tema - Kaimanas. Turinys © Scott A. Hughes ir MIT 2003-2021.


Pokalbiai su DAA. Kalbės profesorius Carlosas Herdeiro iš Aveiro universiteto (Portugalija) Fizikos katedros. Vieta: Astronomijos ir astrofizikos katedros seminaras, Tyrimų pastato 4 aukštas, Burjassot. Data: 2017 m. Vasario 2 d., Ketvirtadienis. Laikas: 12.00 val.

Per pastaruosius dvejus metus buvo nustatyta, kad naujos asimptotiškai plokščios juodosios skylės tirpalų klasės, reguliarios įvykio horizonte ir už jos ribų, išsiskiriančios iš vakuuminio Kerro tirpalo, egzistuoja bendrojo reliatyvumo teorijoje, turinčios paprastą materijos turinį, kuris laikosi visų energijos sąlygų, Kerro juodosios skylės skaliariniais ir Proca plaukais. Šiame pokalbyje apžvelgsiu bendrą mechanizmą, leidžiantį egzistuoti šiems sprendimams, glaudžiai susijusiems su super spinduliavimu, kaip šie sprendimai apeina gerai žinomas teorijas be plaukų ir kai kurias jų fenomenologijas (šešėliai ir rentgeno spindulių spektrai), kurias galima gerokai atskirti nuo kad Kerr.

Keletas pagrindinių nuorodų:

- Carlosas A. R. Herdeiro, Eugenas Radu

Kerro juodosios skylės skaliariniais plaukais

Phys.Rev.Lett. 112 (2014) 221101


- Carlosas Herdeiro, Eugenas Radu, Helgi Runarssonas

Kerro juodosios skylės Proca plaukais

Klasė. Kiekis. Grav. 33 (2016) Nr. 15, 154001


- Pedro V. P. Cunha, Carlos A. R. Herdeiro, Eugenas Radu, Helgi F. Runarssonas

Šešėliai Kerro juodųjų skylių skaliariniais plaukais

Phys.Rev.Lett. 115 (2015) 21, 211102


- F. H. Vincentas, E. Gourgoulhonas, C. Herdeiro, E. Radu

Astrofizinis Kerro juodųjų skylių su skaliariniais plaukais vaizdas

Fiz.Rev. D94 (2016) Nr.8, 084045


- Yueying Ni, Menglei Zhou, Alejandro Cardenas-Avendano, Cosimo Bambi, Carlos A. R. Herdeiro, Eugen Radu

Geležinė K ir alfa linija iš Kerro juodųjų skylių su skaliariniais plaukais


- Nicola Franchini, Paolo Pani, Andrea Maselli, Leonardo Gualtieri, Carlos A R Herdeiro, Eugenas Radu, Valeria Ferrari

Juodųjų skylių suvaržymas lengvais „Boson“ plaukais ir „Boson“ žvaigždėmis, naudojant beveik periodinius svyravimus


Ar astrofizinės juodosios skylės gali turėti „plaukus“?

pateikė Carlos Herdeiro ir Eugenas Radu, svečiai iš „Focus Issue“: plaukuotos juodos skylės.

Carlosas A. R. Herdeiro (kairėje) 2002 m. Įgijo daktaro laipsnį Kembridžo universitete (JK). Šiuo metu jis yra Aveiro universiteto (Portugalija) docentas ir FCT pagrindinis tyrėjas. Jis taip pat yra Aveiro universiteto Gravitacijos grupės įkūrėjas ir koordinatorius (gravitation.web.ua.pt). Eugenas Radu (dešinėje) 2002 m. Įgijo daktaro laipsnį Freiburgo universitete (Vokietija). Šiuo metu jis yra FCT pagrindinis tyrėjas Aveiro universitete (Portugalija).

Vienas iš labiausiai atpažįstamų teiginių apie juodąsias skyles yra tas, kad jie neturi „plaukų“. Atidžiai apžiūrėjus, paaiškėja, kad tai yra įsitikinimas, o ne matematiškai patvirtinta teorema. Be to, dešimtmečiai šios temos tyrimų parodė, kad, atsižvelgiant į tai, ką tiksliai reiškia, šis teiginys gali būti tiesiog neteisingas. Tai yra, kaip Einšteino lygčių sprendimai, bendrame kontekste juodosios skylės nebūtinai yra „plikos“. Tada ne tokie ambicingi, bet galbūt aktualesni klausimai yra: „Ar astrofizinės juodosios skylės gali turėti plaukų?“ ir „Ar galime išbandyti juodųjų skylių plaukų egzistavimą dabartiniais ir būsimais astrofiziniais stebėjimais?“.

Ši CQG dėmesio tema apjungia dokumentų rinkinį, kuriame aprašomi modeliai, kuriuose juodosios skylės turi „plaukus“, taip pat stebėjimo pastangos, kurios gali įvertinti, ar taip yra (ar ne) kandidatams į juodąją skylę. Šis mokslinių tyrimų rinkinys anaiptol nėra ištikimas ir išsamus visų galimų Kerro paradigmos alternatyvų aprašymas literatūroje. Atvirkščiai, atrinktuose straipsniuose daugiausia dėmesio skiriama pastarosios diskusijos kontekstams, kurie pristatė naujus šios temos kampus. Nepaisant to, tikimės, kad tai gali padėti pabrėžti būtinybę tikrinti ne į Kerrą panašius kompaktiškus objektus, kad būtų galima aiškiau interpretuoti stebėjimo duomenis tiek gravitacinėmis bangomis, tiek elektromagnetiniais kanalais, visų pirma sprendžiant galimą modelio degeneraciją, tikimasi, kad per ateinančius kelerius metus jis taps vis tikslesnis.

Kas yra juodosios skylės plaukai?

Juodosios skylės erdvės, kaip ir bet kuri kita fizinė sistema, turi daugybę makroskopinių laisvės laipsnių, kuriuos reikia nurodyti, kad būtų visiškai aprašyta jų makroskopinė fizika. Tipiniai yra masė, kampinis impulsas ir elektros krūvis. Tai turi savybę, kurią galima išmatuoti, žiūrint į kai kurių fizinių dydžių, esančių toli nuo juodosios skylės, elgesį. Kitaip tariant, jie siejami su Gauso įstatymu. Bet ar yra kitokio pobūdžio laisvės laipsnių?

Idėją, kad juodosios skylės neturi plaukų, aštuntojo dešimtmečio pradžioje pristatė Johnas Wheeleris, ir tai patvirtino juodosios skylės unikalumo teoremas. Šie matematiniai rezultatai rodo, kad pats fiziškai priimtiniausias (vienos) juodosios skylės tirpalas elektrovakuume yra Kerro-Newmano sprendimas, kurį visiškai apibūdina trys aukščiau išvardyti fiziniai dydžiai (taip pat galima pridėti magnetinį krūvį, bet tai nesikeičia diskusijos dvasia). Taigi juodosios skylės yra paprastos, tikrai paprastesnės nei tipiški makroskopiniai objektai. Skaitytojas gali lengvai įsivaizduoti futbolą ir regbio kamuolį, kurie abu yra elektra neutralūs, kurių masė gali būti tokia pati ir abu gali būti ramybės būsenoje (taigi nulis kampinis impulsas), be abejo, jie būtų visiškai skirtingi. Tačiau juodosios skylės yra skirtingos. Dvi (neutralios) juodosios skylės, turinčios tą pačią masę ir kampinį impulsą, turi būti lygios.

Futbolo ir regbio kamuolius kaip gravitacinio lauko šaltinius galima atskirti pagal jų daugiapolę struktūrą. Pavyzdžiui, jie turės kitokį masinį kvadrupolį. Kita vertus, Kerro juodosios skylės taip pat turi didesnius gravitacinius daugiapolius, tarkime, masinį keturkampį, tačiau tai nėra savarankiški laisvės laipsniai, juos visiškai lemia jų masė ir kampinis impulsas, kuriuos, kaip minėta aukščiau, galima išmatuoti labai toli atokiau nuo juodosios skylės. Taigi, tyrinėdamas toli nuo jos esančią juodąją skylę, stebėtojas gali padaryti išvadą apie viską, ką galima (makroskopiškai) žinoti apie juodosios skylės erdvėlaikį - žinoma, jei tik jis / ji studijavo Kerro-Newmano sprendimo teoriją!

Apskritai, juodosios skylės „plaukai“ yra fizinis parametras arba laisvės laipsnis, kurį reikia nurodyti, kad būtų galima visiškai apibūdinti juodąją skylę, tačiau tai, skirtingai nei pirmiau pateikti pavyzdžiai, nėra siejama su Gauso dėsniu. Todėl norint žinoti šį parametrą reikia ištirti erdvėlaikį giliau viduje. Pavyzdžiui, galima įsivaizduoti astrofizinio juodosios skylės kandidato masės kvadrupolio matavimą (tam reikalingas erdvės laiko tyrimas „arčiau“ kompaktiško objekto, o ne jo masės matavimas) ir patikrinti, ar jis yra susijęs su mase ir kampiniu impulsu. tikimasi dėl Kerro juodosios skylės. Jei taip nėra, juodoji skylė turi „plaukus“.

Trumpai tariant, Einšteino teorijoje: juodosios skylės „plaukai“ daro juodąją skylę kitokią nei Kerro tirpale, kiekiais, kurių negalima išmatuoti erdvinėje begalybėje.

Aplink ne „plaukų“ paradigmą: egzotinė materija ar egzotiška gravitacija?

Fizinė „juodųjų skylių“ spėlionių koncepcija, kad juodosios skylės yra „visos valgymo mašinos“. Juodosios skylės galų gale sunaudoja bet kokio tipo medžiagas, esančias jų šalia. Vadinasi, bet kuri fizinė „substancija“, neapsaugota galingo gamtos apsaugos dėsnio, kuri gali užkirsti kelią jos dingimui be pėdsakų, kai ji patenka už horizonto, negali būti gravitacinio žlugimo galutinėje būsenoje, taigi ir fiziškai aktualiuose juodosios skylės erdvėse. Gauso dėsnio vaidmuo yra būtent tas, kuris sukuria išorinio stebėtojo atmintį apie atitinkamą fizinį dydį, net kai jo šaltinis patenka už horizonto.

Pagrindinis tokio elgesio pavyzdys yra toks. Žlugus žvaigždės gravitacijai, visi masės ir sukimosi gravitaciniai daugiapoliai išnyksta kaip laisvės laipsniai. Vieninteliai išlikę yra būtent masinis ir kampinis impulsas, būtent tie, kurie susiję su Gauso dėsniais, įtvirtinti erdvėlaikio simetrijose.

Tačiau yra būdų, kaip išbandyti šį akivaizdžiai natūralų vaizdą. Vienas iš būdų yra modifikuoti gravitacijos teoriją nuo Einšteino bendrojo reliatyvumo, kurį mes vadiname egzotine gravitacija. Another is to consider some sort of exotic matter that does not naturally fall into a black hole. Both types of situations have been shown to endow black holes with “hair”. Perhaps more surprisingly, recently it was found that even quite reasonable physical matter can create resonances around Kerr black holes which can endow the latter with hair and change its geometry away from that of Kerr, when a substantial amount of this matter is present.

All these situations are typically studied by using scalar fields, which (unless the scalar field is gauged) have no associated Gauss law. The exotic gravity could be a scalar-tensor theory and examples of hairy black holes in these models are exemplified in this volume. Similarly, the exotic matter could also be a scalar field, as also illustrated in this issue. But an example where the exotic matter is a massive vector field (a.k.a. Proca field) is also provided.

Observational windows for black hole hair

The recent discovery of gravitational waves, together with the interpretation of the signal as originating from a black hole binary merger is a major breakthrough for the field of strong gravity. In particular, this event can be taken as evidence for the existence of black holes in the universe and it has even been interpreted as evidence for the existence of Kerr black holes. This interpretation is only robust, however, if no other theoretically sound alternative compact object can produce a similar phenomenology, within current error bars. Thus, the awakening of the gravitational astronomy era, together with the ever increasing precision of electromagnetic observations, in particular some targeting black holes and their properties, motivates scrutinizing models of alternative compact objects and their phenomenology.

In this volume we have included discussions of electromagnetic observables, such as black hole shadows and features of the X-ray spectrum of a black hole surrounded by an accretion disk, such as the thermal spectrum or the iron line in the reflexion spectrum, that could be used to test the no-hair paradigm.

Assembling these various theoretical models, together with observational ways in which the existence of hair can be assessed, will hopefully help to demystify this concept and pave the way for a rigorous understanding if and under which circumstances, black holes in the Universe are really “bald”.

Sign up to follow CQG+ by entering your email address in the ‘follow’ box at the foot of this page for instant notification of new entries.

CQG papers are selected for promotion based on the content of the referee reports. The papers you read about on CQG+ have been rated ‘high quality’ by your peers.


Žiūrėti video įrašą: Juodoji Skylė-Kelionė į Visatos pakraštį (Spalio Mėn 2022).