Не все теории могут объяснить гигантскую черную дыру M87 *

Ученые из Франкфуртского университета им. Гете и компании Event Horizon Telescope Collaboration используют данные, на основе которых было получено первое изображение Черная дыра Чтобы ограничить его основные свойства.

Физики-теоретики из Университета Гете во Франкфурте проанализировали данные о черной дыре M87 * в рамках сотрудничества Event Horizon Telescope (EHT) для проверки общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Согласно тестам, размер тени от M87 * отлично согласуется с размером тени от черной дыры в общей теории относительности, но налагает ограничения на свойства черных дыр в других теориях. В 2019 году коллаборация EHT опубликовала первое изображение черной дыры в центре галактики M87.

Как впервые заметил немецкий астроном Карл Шварцшильд, черные дыры искривляют пространство-время до крайности из-за их необычной концентрации массы и нагревают материю в непосредственной близости от них, чтобы она начала светиться. Новозеландский физик Рой Керр показал, что вращение может изменить размер черной дыры и геометрию ее окружения. «Край» черной дыры известен как горизонт событий, и это граница вокруг концентрации массы, за пределы которой свет и материя не могут выйти, и это делает черную дыру «черной». Теория предсказывает, что черные дыры можно описать небольшим количеством свойств: массой, вращением и множеством потенциальных зарядов.

Все эти черные дыры отбрасывают темные тени, которые отличаются друг от друга по размеру, но только те, что находятся в сером диапазоне, соответствуют измерениям EHT 2017 года M87 *, и на этом изображении оттенки представлены красным внизу слишком маленькими быть жизнеспособной моделью Применимо для M87 *. Предоставлено: Прашант Кочерлакота, Лучано Риццола (Франкфуртский университет Гете и EHT Collaboration / Fiks Film 2021)

В дополнение к черным дырам, предсказанным общей теорией относительности Эйнштейна, можно рассмотреть те из моделей, вдохновленных теориями струн, которые описывают материю и все частицы как узоры из маленьких колеблющихся струн. Теории черных дыр, вдохновленные струнами, предсказывают дополнительное поле в описании базовой физики, что приводит к значительным изменениям размеров черных дыр, а также кривизны в их окрестностях.

Физики доктор Прашант Кочерлакота и профессор Лучано Риццола из Института теоретической физики Университета Гете во Франкфурте впервые исследуют, как различные теории совпадают с данными наблюдений черной дыры M87 * в центре галактики Messe 87. изображение M87 *, сделанное в 2019 году при международном сотрудничестве Event Horizon Telescope (EHT), первое экспериментальное доказательство фактического существования черных дыр после измерения Гравитационные волны В 2015 г.

Результат этих исследований: данные с M87 * полностью согласуются с теориями, основанными на Эйнштейне, и в некоторой степени с теориями, основанными на сериях. Доктор Прашант Кочерлакота объясняет: «С данными, записанными коллаборацией EHT, теперь мы можем проверить различные теории физики с использованием изображений черной дыры. В настоящее время мы не можем отвергать эти теории при описании размера тени M87 *, но наши расчеты ограничивают область действия этих моделей черных дыр ».

Профессор Лучано Риццола говорит: «Для нас, физиков-теоретиков, идея черных дыр является одновременно источником беспокойства и вдохновения. Хотя мы все еще боремся с некоторыми последствиями черных дыр, такими как горизонт событий или сингулярность, мы кажемся всегда стремиться найти новые решения для черных дыр. В других теориях также. Поэтому очень важно получить результаты, такие как наши результаты, которые определяют, что разумно, а что нет. Это был важный первый шаг и наши ограничения будут улучшены новыми наблюдениями ».

В рамках сотрудничества Event Horizon Telescope телескопы со всего мира соединены вместе, чтобы сформировать гипотетический гигантский телескоп с тарелкой размером с саму Землю. Благодаря точности этого телескопа газету в Нью-Йорке можно читать в уличном кафе в Берлине.

Ссылка: «Ограничения на заряды черных дыр с использованием наблюдений EHT 2017 года для M87 *» Автор: Прашант Кочерлакота и др. (Сотрудничество EHT), 20 мая 2021 г., Физический обзор d.
DOI: 10.1103 / PhysRevD.103.104047