Sciencemag.cz
Doporučujeme
Černá díra se nemůže stabilizovat v Kerrově geometrii, přinejmenším ne na dlouhých časových škálách.
Nová studie, která vznikla ve spolupráci Jihodánské univerzity, Karlovy univerzity v Praze (Francesco Di Filippo z Matfyzu), Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) v Terstu a Victoria University of Wellington na Novém Zélandu, zkoumá společný aspekt nejvnitřnější oblasti různých modelů prostoročasu popisujících černé díry. Výsledek zní, že naše chápání těchto bude možná potřeba přehodnotit.
Podle hlavního autora Raúla Carballa-Rubia z University of Southern Denmark je klíčovým poznatkem studie to, že „vnitřní dynamika černých děr, která zůstává z velké části neprozkoumaná, by mohla radikálně změnit naše chápání těchto objektů, a to i z vnějšího pohledu“.
Kerrovo řešení rovnic obecné relativity je dosud nejpřesnější reprezentací rotujících černých děr. Popisuje černou díru jako vír v časoprostoru, který je charakterizován dvěma horizonty: vnějším, za nímž nic neunikne gravitační přitažlivosti černé díry, a vnitřním, který obklopuje prstencovou singularitu, oblast, kde časoprostor, jak ho známe, přestává existovat. Tento model se dobře shoduje s pozorováním (tj. s „vnějším světem“).
Nový výzkum však poukazuje na zásadní problém týkající se vnitřku černých děr: zatímco bylo známo, že statický vnitřní horizont je charakterizován nekonečnou akumulací energie, studie ukazuje, že i realističtější dynamické černé díry podléhají značné nestabilitě na relativně krátkých časových škálách. Tato nestabilita je způsobena akumulací energie, která v čase exponenciálně roste, dokud nedosáhne konečné, ale extrémně velké hodnoty, schopné významně ovlivnit celkovou geometrii černé díry, a tím ji změnit.
Konečný výsledek tohoto dynamického procesu je zatím nejasný, ale ze studie vyplývá, že černá díra se nemůže stabilizovat v Kerrově geometrii, přinejmenším ne na dlouhých časových škálách, a to i když rychlost vzniku odchylek od Kerrova prostoročasu a jejich velikost zůstávají předmětem zkoumání.
Stefano Liberati, profesor SISSA (Terst, Itálie) a jeden z autorů studie, vysvětluje: „Tento výsledek naznačuje, že Kerrovo řešení – v rozporu s předchozími předpoklady – nemůže přesně popsat pozorované černé díry, přinejmenším v typických časových horizontech jejich existence.“
Raúl Carballo-Rubio et al, Mass Inflation without Cauchy Horizons, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.181402. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2402.14913
Zdroj: International School of Advanced Studies (SISSA) / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Kerrovy černé díry jsou takové, u nichž vedle samotné hmotnosti uvažujeme také elektrický náboj a rotaci (moment hybnosti; poznámka ph: ach, původně zde byl půvabný překlep, moment chybnosti; hezké spojení, „moment hybnosti a moment chybnosti“, ne?). Je to složitější model než černé díry „pouze s hmotností“ (tzv. Schwarzschildovy).
Kerrovo řešení pro černé díry, Wikipedia.cz
Kerrovy – Newmanovy černé díry, Encyklopedie fyziky
Pozvánka:
28. 11. 2024 pořádá Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy tradiční den otevřených dveří. Akce proběhne v areálu Matfyzu V Praze – Troji od 9:00 do 16:00. Podrobnosti fakulta postupně zveřejňuje na mff.cuni.cz/dod.
Někteří fyzikové upozorňují na to, že ne všechna matematická řešení se dají v realitě pozorovat. A že bez dobrého experimentu zůstane výpočet dosti planý. (Na některé výsledky výpočtů se čekalo i sto let).