Не всі теорії можуть пояснити відому чорну діру M87*

Фізики-теоретики проаналізували дані, отримані від чорної діри M87* в рамках колаборації EHT, для перевірки загальної теорії відносності Ейнштейна. Згідно з результатами перевірки, розмір тіні від M87* чудово узгоджується з чорною дірою в загальній теорії відносності, але встановлює обмеження на властивості чорних дір в інших теоріях.

Про це розповідають в Університеті Гете у Франкфурті, Німеччина.

Як спочатку зазначив німецький астроном Карл Шварцшильд, чорні діри екстремально сильно вигинають простір-час через надзвичайну концентрацію маси і нагрівають речовину поблизу так, що вона починає світитися. Новозеландський фізик Рой Керр показав, що обертання може змінити розмір чорної діри та геометрію її оточення. “Край” чорної діри відомий як горизонт подій — це межа навколо концентрації маси, через яку світло та речовина вже не можуть вийти, і яка робить чорну діру “чорною”. Чорні діри, як передбачає теорія, можна описати кількома властивостями: масою, спіном та різноманітними можливими зарядами.

На додаток до чорних дір, передбачених теорією загальної відносності Ейнштейна, їх можна розглянути через моделі, натхненні теоріями струн, які описують матерію та всі частинки як моди крихітних струн, що вібрують. Струнно-інспіровані теорії чорних дір передбачають існування додаткового поля в описі фундаментальної фізики, що призводить до спостережуваних змін у розмірах чорних дір, а також у кривині в їх оточенні.

Фізики доктор Прашант Кочерлакота та професор Лучано Реццолла з Інституту теоретичної фізики Університету Гете тепер вперше дослідили, як різні теорії узгоджуються з даним спостережень за чорною дірою M87* у центрі галактики Мессьє 87. Зображення M87*, зроблене в 2019 році міжнародним співробітництвом «Телескоп горизонту подій» (EHT), стало першим експериментальним підтвердженням фактичного існування чорних дір після вимірювання гравітаційних хвиль у 2015 році.

Результат цих досліджень: дані M87* чудово узгоджуються з теоріями, основаними на теорії Ейнштейна, і певною мірою зі струнними теоріями. Доктор Прашант Кочерлакота пояснює: “Завдяки даним, зафіксованим колаборацією EHT, тепер ми можемо перевірити різні теорії фізики за допомогою зображень чорних дір. На даний час ми не можемо відкинути ці теорії при описуванні розміру тіні M87*, але наші розрахунки обмежують діапазон дійсності цих моделей чорних дір”.

Професор Лучано Реццолла каже: “Ідея чорних дір для нас, фізиків-теоретиків, є водночас джерелом занепокоєння та наснаги. Хоча ми все ще боремося з деякими наслідками чорних дір, такими як горизонт подій чи сингулярність, ми, як вбачається, завжди прагнемо знайти нові рішення чорних дір і в інших теоріях. Тому дуже важливо отримати результати, подібні до нашого, які визначають, що є правдоподібним, а що ні. Це був важливий перший крок, і наші обмеження будуть вдосконалюватися у міру внесення нових спостережень”.

У співпраці «Телескоп горизонту подій» телескопи з усього світу з’єднані між собою так, щоб сформувати віртуальний гігантський телескоп із такою великою тарілкою, як сама Земля. З точністю цього телескопа газету в Нью-Йорку можна було б прочитати з вуличного кафе у Берліні.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.