Като се има предвид, че първите ни директни откривания, потвърждаващи съществуването на черни дупки, се случиха едва през този век, може да бъде простено, че не всичко се знае за тези загадъчни космически обекти.
Дори не знаем всичко, което не знаем - факт, който стана очевиден при това ново откритие. Двама физици установяват, че черните дупки оказват налягане върху пространството около тях.
Това откритие става случайно, докато правят изчисления, използвайки квантовата теория на полето, за да опитат да изследват хоризонта на събитията на черна дупка. По-конкретно, те се опитват да разберат колебанията в хоризонта на събитията на черна дупка, които коригират нейната ентропия, мярка за преминаването от ред към хаос.
Това налягане не е голямо разбира се, но това е констатация, която е възхитително съвместима с прогнозата на Стивън Хокинг, че черните дупки излъчват радиация и следователно не само имат температура, но бавно се свиват с течение на времето, при липса на натрупване.
Работата на двамата физици от Университета на Съсекс, Ксавие Калмет (Xavier Calmet) и Фолкерт Кайперс (Folkert Kuipers), публикувана в Physical Review D, показва, че всъщност черните дупки са още по-сложни термодинамични системи, не само с определена температура, но и с налягане (сила на натиск на единица площ).
"Нашето откритие, че черните дупки на Шварцшилд имат налягане, както и температура, е още по-вълнуващо, като се има предвид, че това бе пълна изненада", коментира физикът и астроном Ксавие Калмет.
Свръхмасивна черна дупка скрита зад плътни облаци. Кредит: NRAO/AUI/NSF
В края на 2020 г. Калмет и Кайперс се опитват да изчислят ентропията на черните дупки, нещо, което Стивън Хокинг вече изчисли през 1974 г. и от което се оказа, че черните дупки имат радиация.
Двамата работят с квантови гравитационни корекции към ентропията на черна дупка и всеки път получават неизвестен остатък, който ги обърква.
По време на дискусия за този любопитен резултат на коледа 2020 г. осъзнават, че това, което виждат, се държи като налягане. Следвайки допълнителни изчисления, те потвърждават вълнуващото си откритие, че квантовата гравитация може да доведе до упражняване на макар и малко (точно както лъчението на Хокинг е слабо) налягане в черните дупки. В този случай става въпрос за т. нар. черни дупки на Шварцшилд, тоест черни дупки, които не се въртят и нямат заряд.
„Моментът, когато разбрахме, че загадъчният резултат в нашите уравнения ни казва, че черната дупка, която изучавахме, е имала налягане - след месеци борба с нея - е вълнуващо“, споделя Кайперс.
Не е ясно какво причинява налягането, а според изчисленията на екипа то е много малко. Освен това то е отрицателно - изразено като -2E -46 бара за черна дупка с масата на Слънцето в сравнение с 1 бар на Земята на морското равнище.
Това означава точно това, както звучи - черната дупка ще се свива, а няма да расте. Това е в съответствие с прогнозата на Хокинг, въпреки че в този момент е невъзможно да се определи как отрицателното налягане е свързано с радиацията на Хокинг или дори дали двете явления са свързани.
Откритието обаче би могло да има интересни последици за опитите да се свържат Общата теория на относителността (работеща в макрониво) с квантовата механика (която работи в изключително малки мащаби).
Смята се, че черните дупки са ключови в тази задача. Сингулярността на черната дупка е математически описана като едноизмерна точка с изключително висока ("безкрайна") плътност, в която Общата теория на относителността се разпада, но гравитационното поле около нея може да бъде описано само релативистично.
Разбирането как двата режима се вписват заедно може също да помогне да се реши този наистина упорит проблем с черната дупка. Според Общата теория на относителността информацията, която изчезва отвъд черна дупка, може да изчезне завинаги. При квантовата механика това не може да стане. Това е информационният парадокс за черната дупка и математическото изследване на пространството-времето около черна дупка може да помогне за разрешаването му.
"Нашата работа е стъпка в тази посока", коментира Калмет , "и въпреки че налягането, оказвано от черната дупка, която изучавахме, е малко, фактът, че то присъства, отваря множество нови възможности, обхващащи изучаването на астрофизиката, физикаъа на частиците и квантова физика".
Справка: Quantum gravitational corrections to the entropy of a Schwarzschild black hole, Xavier Calmet and Folkert Kuipers, Physical Review D, Received 17 February 2021Accepted 15 August 2021, DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.066012
Източници:
Black holes found to exert a pressure on their environment
Neil Vowles, University of Sussex
Physicists Just Accidentally Made a New Discovery About Black Holes
MICHELLE STARR, ScienceAlert
Още по темата
Физика
Законът за площта на черните дупки на Стивън Хокинг е потвърден наблюдателно
Физика
Хвърлете аксионна бомба в черна дупка и законът за запазване на заряда ще бъде нарушен
Физика
Почти е достигнато квантово основно състояние на най-големия обект досега
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари