En enklere tilgang til beskrivelse af sorte hul udviklet af RUDN-astrofysikere

RUDN-astrofysikere har foreslået en tilgang til at forenkle beregninger af observerbare effekter i nærheden af ​​sorte huller, som det matematiske apparat i Einsteins klassiske relativitetsteori ikke gælder for. Resultaterne af arbejdet blev offentliggjort i Fysisk gennemgang D . Ifølge den almene relativitetsteori, bevægelsen af ​​et hvilket som helst massivt legeme forårsager forekomsten af ​​rum-tid krusninger kaldet gravitationsbølger. De blev første gang registreret i 2015. Gravitationsbølger er ekkoer af sammensmeltningen af ​​massive gravitationsobjekter såsom sorte huller – områder i rum-tid, hvor tyngdekraften er så stærk, at ikke engang lys kan undslippe.

Opdagelsen af ​​gravitationsbølger fik videnskabsmænd til at genoverveje gamle teorier, der forklarer strukturen og karakteristikaene af sorte huller og udviklede nye. Einsteins ligninger viste sig at være forkerte i nogle tilfælde. Adskillige generaliserede teorier dukkede op i et forsøg på at forstå en række grundlæggende spørgsmål, inklusive mørkt stof, mørk energi og kvantetyngdekraft.

Mens man venter på nye observationer af gravitationsbølger, teoretikere analyserede de eksisterende effekter ud fra forskellige gravitationsteoriers synspunkter. Forskere står over for en række problemer, og en af ​​dem er kompleksiteten af ​​beregninger – de kræver behandling af enorme dataarrays og rummelige numeriske integrationer, og desuden egenskaberne af forskellige dele af rum-tid kan være karakteriseret ved flere funktioner. Sorte huller er kun beskrevet af "elegante" ligninger i Einsteins teori, som er den enkleste og har visse symmetriske træk (dvs. hvis man kender en løsning på et tidspunkt, løsningen på det andet punkt, symmetrisk med den første, kan bestemmes automatisk). Alternative teorier er forskellige. At beskrive sorte huller kræver komplekse ligninger, store teams og supercomputere.

Enhver ligning, der beskriver et objekt eller et fænomen, omfatter flere medlemmer. Hvert element svarer til en bestemt systemisk parameter og er forbundet med de grundlæggende karakteristika, der er relativt stabile (f.eks. masse eller ladning). Disse forbindelser kan være meget komplekse, og specialister forsøger ofte at undgå dem ved at lave antagelser og tilnærmelser. RUDN-forskere viste i deres arbejde, at løsningsprocessen for visse ikke-Einstein-teorier kan forenkles. Efter at have sammenlignet forventede og observerede resultater, de fandt ud af, at virkningen af ​​visse medlemmer, der forvrænger den elegante symmetri, er så lille, at den kan negligeres. Det er let at verificere, om disse forenklede teorier beskriver et rumobjekt korrekt ved at indtaste tidligere systemkarakteristika i ligningen og beregne dets forventede nuværende værdier. Efter resultatet, der beskriver dens position, stråling eller anden målbar parameter opnås, det skal sammenlignes med de faktiske data. Hvis værdierne er ens, en forenklet ligning anses for at være en korrekt.

RUDN-astrofysikere skitserede en måde at løse endnu et problem på. Vi mangler måske endnu en sand teori om gravitation. I dette tilfælde, når man beskriver sorte huller, teoretikere skal bruge ligninger, der tager parametrene for hver enkelt teori i betragtning. Sådanne ligninger kræver også komplicerede beregninger, men den nye tilgang kan gøre dem betydeligt enklere.

"Resultaterne af vores arbejde kan være nyttige ikke kun i undersøgelser af processer i sorte huller, men også for at verificere teoretiske forudsigelser og Einsteins teori generelt, " konkluderer Roman Konoplya, en medforfatter til værket og en forskningsmedarbejder ved Institute of Gravitation and Cosmology, RUDN.

Lovene for sorte huller adskiller sig fra det, vi kender til klassisk eller kvantefysik. I øvrigt, det er stadig uklart, om vi forstår dem rigtigt. At studere sorte huller vil hjælpe forskere med at opdage universelle udviklingsmønstre og forudsige universets skæbne.