Nie všetky teórie dokážu vysvetliť gargantuovskú čiernu dieru M87 *

Goetheho univerzita vo Frankfurte nad Mohanom a Event Horizon Telescope využívajú vedecké údaje zo spolupráce, ktorá vytvára prvý obraz jedného z nich Čierna diera Obmedziť jeho základné vlastnosti.

Teoretickí fyzici na Goetheho univerzite vo Frankfurte analyzovali údaje z čiernej diery M87 * v rámci spolupráce s Event Horizon Telescope (EHT), aby otestovali teóriu všeobecnej relativity Alberta Einsteina. Podľa testov je veľkosť tieňa z M87 * vo vynikajúcej zhode s čiernou dierou vo všeobecnej teórii relativity, ale iné teórie kladú obmedzenia na vlastnosti čiernej diery. V roku 2019 EHT Collaboration zverejnil prvý obrázok čiernej diery nachádzajúcej sa v strede galaxie M87.

Ako už predtým uviedol nemecký astronóm Karl Schwarzschild, čierne diery sa nadmerne krútia časopriestorom kvôli svojej mimoriadnej koncentrácii hmoty a ohrievajú hmotu okolo seba tak, že začne žiariť. Novozélandský fyzik Roy Kerr ukázal, že rotácia môže zmeniť tvar čiernej diery a geometriu okolo nej. „Okraj“ čiernej diery je známy ako horizont udalostí, hranica okolo koncentrácie hmoty, za ktorú nemôže uniknúť svetlo a hmota, a ktorá robí čiernu dieru „čiernou“. Teóriu predpovedajú čierne diery, ktoré je možné opísať pomocou niektorých vlastností: hmotnosti, rotácie a rôznych možných nábojov.

Všetky tieto čierne diery vrhajú tmavé tiene, ktoré sa navzájom líšia veľkosťou, ale iba tie, ktoré spadajú do šedého pásma, sú kompatibilné s mierou M87 * E87 2017 a na tomto obrázku je nižšie zobrazené červenou farbou príliš malé na to, aby ich bolo možné životaschopný model pre M87 *. Poďakovanie: Prashant Kocharlakota, Luciano Rezola (Goethe University Frankfurt a EHT Collaboration / Fix Film 2021)

Okrem čiernych dier predpovedaných Einsteinovou teóriou všeobecnej relativity je možné ich považovať aj za modely inšpirované teóriami strún, ktoré popisujú hmotu a všetky častice ako režimy malých vibračných strún. Teória čiernych dier inšpirovaná reťazcami predpovedá existenciu ďalšieho poľa v opise základnej fyziky, vďaka čomu možno pozorovať pozmeňujúce úpravy tvaru čiernej diery, ako aj zakrivenia okolo nich.

Fyzik Dr. Prashant Kocharlakota a profesor Luciano Rezola z Ústavu teoretickej fyziky na Goetheho univerzite vo Frankfurte teraz prvýkrát skúmali, ako sa rôzne teórie hodia k pozorovacím údajom čiernej diery M87 * v strede galaxie Messier 87. Snímka M87 * nasnímaná v roku 2019 spoluprácou s International Event Horizon Telescope (EHT) bola prvým experimentálnym dôkazom skutočnej existencie čiernej diery po meraní. Gravitačné vlny V roku 2015.

Výsledky týchto výskumov: Údaje z M87 * sú vo vynikajúcej zhode s Einsteinovými teóriami a do istej miery s teóriami založenými na reťazcoch. Dr. Prashant Kocharlakota vysvetľuje: „S údajmi zaznamenanými spoluprácou EHT môžeme teraz testovať rôzne teórie fyziky pomocou obrázkov čiernych dier. V súčasnosti tieto princípy, keď popisujeme tvar tieňa M87 *, nemožno vylúčiť, ale naše výpočty obmedziť hranice platnosti týchto modelov čiernych dier. ““

Profesor Luciano Rezola hovorí: „Pre našich teoretických fyzikov je predstava čiernej diery súčasne zdrojom znepokojenia a inšpirácie. Aj keď stále zápasíme s niektorými dôsledkami čiernej diery – napríklad horizont udalostí alebo výstrednosť – my Ostatné teórie sa vždy zdajú dychtivé hľadať nové riešenia čiernych dier. Preto je veľmi dôležité dosiahnuť výsledky, ako sú tie naše, ktoré určujú, čo je obdivuhodné a čo nie. Bol to dôležitý prvý krok a keďže budú prebiehať nové pozorovania, naše šance sa zlepšia. “

V spolupráci s ďalekohľadom Event Horizon Telescope sú ďalekohľady po celom svete spojené dohromady a vytvárajú tak virtuálny obrí ďalekohľad, v ktorom je parabola veľká ako Zem. S presnosťou tohto ďalekohľadu bolo možné prečítať noviny v New Yorku z pouličnej kaviarne v Berlíne.

Odkaz: „Obmedzenia týkajúce sa poplatkov za čierne diery s pozorovaním M87 * EHT z roku 2017“, autor: Prashant Kocharlakota et al. (EHT Collaboration), 20. mája 2021, Fyzická kontrola D.
DOI: 10.1103 / PhysRevD.103.104047