|
Существуют ли разные типы черных дыр
|
|
|
|
Черные дыры считаются космическими прожорливыми существами, из которых не может вырваться даже свет. Именно поэтому снимки черных дыр в центре галактики M87 и нашего Млечного Пути, опубликованные несколько лет назад коллаборацией Event Horizon Telescope (EHT), открыли новые горизонты.
|
|
|
|
"То, что вы видите на этих изображениях, это не сама черная дыра, а скорее горячей материи в непосредственной близости от него", - объясняет профессор. От Luciano Rezzolla, который вместе со своей командой в университет Гете, Франкфурт, сыграл ключевую роль в выводах.
|
|
|
|
"Пока материя все еще вращается за пределами горизонта событий — прежде чем ее неизбежно втянет внутрь, — она может испускать последние световые сигналы, которые мы, в принципе, можем обнаружить".
|
|
|
|
На изображениях, по сути, видна тень черной дыры. Это открытие теперь открывает возможность внимательно изучить теории, стоящие за этими экстремальными космическими объектами.
|
|
|
|
До сих пор общая теория относительности Эйнштейна считается золотым стандартом в физике, когда дело доходит до описания пространства и времени. Она предсказывает существование черных дыр как особого решения, наряду со всеми их особенностями. Это включает в себя горизонт событий, за которым все, включая свет, исчезает.
|
|
|
|
|
|
|
"Однако существуют и другие, пока еще гипотетические теории, которые аналогичным образом предсказывают существование черных дыр. Некоторые из этих подходов требуют наличия вещества с очень специфическими свойствами или даже нарушения известных нам в настоящее время физических законов", - говорит Реццолла.
|
|
|
|
Вместе с коллегами из Института Цунг-Дао Ли в Шанхае (Китай) физик из Франкфурта представил новую возможность проверки таких альтернативных теорий в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
До сих пор не было достоверных данных, которые позволили бы опровергнуть или подтвердить эти теории, что исследователи планируют изменить в будущем, используя теневые изображения сверхмассивных черных дыр.
|
|
|
|
"Для этого необходимы две вещи", - объясняет Реццолла. "С одной стороны, теневые изображения черных дыр с высоким разрешением для максимально точного определения их радиуса, а с другой стороны, теоретическое описание того, насколько сильно различные подходы отклоняются от теории относительности Эйнштейна".
|
|
|
|
Теперь ученые представили исчерпывающее описание того, как различные типы гипотетических черных дыр расходятся с теорией относительности и как это отражается на теневых изображениях.
|
|
|
|
Чтобы исследовать это, команда ученых провела очень сложное трехмерное компьютерное моделирование, которое воспроизводит поведение вещества и магнитных полей в искривленном пространстве-времени, окружающем черные дыры. На основе этого моделирования исследователи затем создали синтетические изображения светящейся плазмы.
|
|
|
|
"Главный вопрос заключался в следующем: насколько сильно отличаются изображения черных дыр в разных теориях?" объясняет ведущий автор Ахил Униял из Института Цунг-Дао Ли.
|
|
|
|
Исходя из этого, они смогли вывести четкие критерии, которые при проведении будущих измерений с высоким разрешением часто могут позволить принять решение в пользу конкретной теории. Хотя различия в изображениях все еще слишком малы при текущем разрешении EHT, они систематически увеличиваются с улучшением разрешения.
|
|
|
|
Чтобы решить эту проблему, физики разработали универсальную характеристику черных дыр, которая объединяет самые разные теоретические подходы.
|
|
|
|
"Одним из наиболее важных вкладов сотрудничества EHT в астрофизику является превращение черных дыр в объекты, которые можно исследовать", - подчеркивает Реццолла.
|
|
|
|
"Мы ожидаем, что теория относительности продолжит подтверждать себя, как это неоднократно происходило до сих пор".
|
|
|
|
Пока что результаты согласуются с теорией Эйнштейна. Однако неопределенность измерений все еще настолько высока, что были исключены лишь несколько очень экзотических возможностей.
|
|
|
|
Например, две черные дыры в центре M87 и нашего Млечного Пути вряд ли могут быть так называемыми голыми сингулярностями (без горизонта событий) или червоточинами - всего лишь двумя из множества других теоретических возможностей, которые необходимо проверить.
|
|
|
|
"Даже устоявшаяся теория должна постоянно проверяться, особенно на таких экстремальных объектах, как черные дыры", - добавляет физик. Было бы прорывом, если бы когда-нибудь была доказана несостоятельность теории Эйнштейна.
|
|
|
|
EHT предоставляет выдающиеся возможности для таких измерений. Это сотрудничество нескольких крупных радиотелескопов по всему миру позволяет достичь разрешения, эквивалентного размеру телескопа размером с Землю, что впервые позволяет получить четкое представление о ближайшем окружении черных дыр. В будущем планируется интегрировать в EHT дополнительные телескопы на Земле.
|
|
|
|
Ученые также надеются на использование в космосе радиотелескопа, который значительно улучшил бы общее разрешение. С помощью такого изображения с высоким разрешением можно было бы подвергнуть тщательной проверке различные теории о черных дырах.
|
|
|
|
Как показывает недавно представленное исследование, для этого требуется угловое разрешение менее одной миллионной угловой секунды, что сравнимо с наблюдением монеты на Луне с Земли. Хотя это превосходит сегодняшние возможности, ожидается, что это будет достижимо через несколько лет.
|
|
|
|
Источник
|
