Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Astrofysikere konstruerer tilnærmelser til metrikken for sfærisk symmetriske sorte huller

Kredit:CC0 Public Domain

RUDN-astrofysikere har foreslået en ny metode til omtrentlig beregning af parametrene for sfærisk symmetriske sorte huller i Einstein-Maxwell-teorien. Ved at sammenligne skyggeradierne for de sorte huller opnået via denne metode med nøjagtige numeriske løsninger, astrofysikere har afsløret, at den tilnærmelse, de foreslog, viser en rimelig nøjagtighed i anden orden. Det betyder, at det er muligt at studere selve de sorte huller og fænomenerne i deres nærhed, for eksempel, partikelbevægelse. Artiklen er publiceret i tidsskriftet Fysisk gennemgang D .

Problemet med at opnå en analytisk tilnærmelse for det sorte hul-metrik i Einstein-Maxwells skalarteori er ikke blevet løst i det generelle tilfælde, hvor ingen af ​​parametrene er faste. Men det er muligt at konstruere en analytisk tilnærmelse af metrikken med kontrolleret nøjagtighed for at opnå de resultater, der falder sammen med de numeriske løsninger. Der er en generel tilgang til tilnærmelse, hvis forbedring fortsætter inden for forskellige modeller.

RUDN-astrofysiker Roman Konoplya analyserede tilfældet med et sfærisk symmetrisk sort hul i Einstein-Maxwell-teorien. Forudsat en ikke-minimal interaktion mellem skalar- og elektromagnetiske felter, forbuddet mod eksistensen af ​​skalære "hår" i sorte huller ophæves, og den såkaldte spontane skalarisering af sorte huller sker med en tilstrækkelig stor ladning af det sorte hul. Fysikere siger normalt, at et sort hul "ikke har hår, "hvilket betyder, at dens eneste kendetegnende parametre er dens masse, spin og elektrisk ladning. Men i dette tilfælde, det sorte hul har en ekstra parameter - et skalar "hår".

De analytiske tilnærmelser opnået af RUDN-astrofysiker blev brugt til at beregne "skyggerne", der kastes af sorte huller med et skalarfelt. Det viste sig, at inklusion af et skalarfelt øger skyggens radius.

Resultaterne af astrofysikernes undersøgelse gør det muligt at finde de analytiske former for omtrentlige metriske funktioner for alle ønskede parameterværdier, samt at beregne radius af skyggerne for hvert specifikt sort hul.

Ifølge artiklens forfattere, de opnåede tilnærmelser er klar til at blive brugt til den videre undersøgelse af skalariserede Einstein-Maxwell sorte huller og fænomener i deres nærhed, såsom partikelbevægelse, kvasinormal ring, stabilitet.

Når LISA-teleskopet træder i funktion, det skalære "hår" kan ses i gravitationsbølger, hvis det sorte hul har "hår" på grund af nogle (skalare eller andre) ikke-minimalt interagerende stoffelter. Imidlertid, ifølge astrofysikeren, det handler ikke om den nærmeste fremtid, da kampen om signal-støj-forholdet i alle sådanne målinger af gravitationsbølger endnu ikke tillader, at man bemærker relativt små ændringer i kompakte objekters geometri.