Οι «φαλακρές» μαύρες τρύπες δικαιώνουν τη γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν

Σύνταξη: ecozen.gr

Μια νέα ανακάλυψη της φυσικής δείχνει πώς η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν συνεχίζει να αντέχει, ακόμη και για τις “balding” (φαλακρές) μαύρες τρύπες.

Οι μαύρες τρύπες είναι περιοχές του χωροχρόνου όπου η έλξη της βαρύτητας είναι τόσο ισχυρή που ακόμη και το φως, δεν μπορεί να ξεφύγει από το να παρασυρθεί και να «φαγωθεί». Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προέβλεψε την ύπαρξη μαύρων οπών και ότι, ανεξάρτητα από το τι «τρώει» ένα τέτοιο αντικείμενο, οι μαύρες τρύπες χαρακτηρίζονται μόνο από τη μάζα, το σπιν και το ηλεκτρικό τους φορτίο. Οι αστροφυσικοί αναφέρονται σε αυτό ως  θεωρεία “no hair” (χωρίς τρίχα).

Τα μαγνητικά πεδία

Αλλά υπάρχει ένα εμπόδιο σε αυτό το θεώρημα: τα μαγνητικά πεδία. Για να ισχύει το θεώρημα χωρίς τρίχες, το «τρώγοντας» υλικό δεν θα πρέπει να αλλάζει τα κύρια χαρακτηριστικά μιας μαύρης τρύπας. Αλλά ενώ οι μαύρες τρύπες μπορούν να «γεννηθούν» με ισχυρά μαγνητικά πεδία, μπορούν επίσης να τα αποκτήσουν «τρώγοντας» συγκεκριμένο υλικό. Τα νέφη πλάσματος μπορούν να διατηρήσουν αυτά τα μαγνητικά πεδία γύρω από μια μαύρη τρύπα.

Οι φυσικοί ερεύνησαν αυτό το εμπόδιο χρησιμοποιώντας έναν υπερυπολογιστή για να προσομοιώσουν μια μαύρη τρύπα που περιβάλλεται από πλάσμα. Σε αυτή τη μελέτη, διαπίστωσαν ότι ακόμη και όταν οι μαύρες τρύπες έχουν διατηρήσει μαγνητικά πεδία, το θεώρημα «no hair” και η θεωρία του Αϊνστάιν συνεχίζουν να ισχύουν.

«Η εικασία χωρίς τρίχα είναι ένας ακρογωνιαίος λίθος της γενικής σχετικότητας», είπε σε δήλωση του ο συν-συγγραφέας της μελέτης Bart Ripperda, ερευνητής στο Κέντρο Υπολογιστικής Αστροφυσικής του Ινστιτούτου Flatiron (CCA) στη Νέα Υόρκη και μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον στο Νιου Τζέρσεϊ,. “Εάν μια μαύρη τρύπα έχει μαγνητικό πεδίο μεγάλης διάρκειας ζωής, τότε παραβιάζεται η θεωρία χωρίς τρίχα. Ευτυχώς ήρθε μια λύση από τη φυσική του πλάσματος που έσωσε τη θεωρία χωρίς τρίχα από το να… σπάσει.”

Η… επανασύνδεση του μαγνητικού πεδίου

Στις προσομοιώσεις τους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα μαγνητικά πεδία γύρω από τις μαύρες τρύπες μπορούν να εξελιχθούν. Η προσομοίωσή τους έδειξε ότι οι γραμμές μαγνητικού πεδίου γύρω από τη μαύρη τρύπα θα σπάσουν γρήγορα και θα επανασυνδεθούν. Οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου σπάνε, επανασυνδέονται και σχηματίζουν μαγνητικούς βρόχους γεμάτους με πλάσμα που είτε διαφεύγουν στο διάστημα είτε πέφτουν στη μαύρη τρύπα. Όσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός επανασύνδεσης, τόσο πιο γρήγορα διασπάται το μαγνητικό πεδίο και τόσο πιο γρήγορα ικανοποιείται το θεώρημα χωρίς τρίχα.

«Οι θεωρητικοί δεν το σκέφτηκαν αυτό γιατί συνήθως τοποθετούν τις μαύρες τρύπες τους στο κενό», λέει ο Ripperda. “Αλλά στην πραγματική ζωή, υπάρχει συχνά πλάσμα, και το πλάσμα μπορεί να διατηρήσει και να φέρει μαγνητικά πεδία. Και αυτό πρέπει να ταιριάζει με τις No Hair εικασίες σας.”

Αυτό που πραγματικά έσωσε το θεώρημα no Hair, ωστόσο, είναι ότι οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι αυτή η διαδικασία αποστράγγισε πολύ γρήγορα το μαγνητικό πεδίο μέχρι να εξαφανιστεί εντελώς. Αυτή η εξάντληση συνέβη πολύ γρήγορα: ποσοστό 10% της ταχύτητας του φωτός.

«Η γρήγορη επανασύνδεση έσωσε την εικασία χωρίς τρίχα», είπε o Ripperda.

Αυτή η εργασία περιγράφεται σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 27 Ιουλίου στο περιοδικό Physical Review Letters.