97 913 subscribers

В черных дырах не должно быть эха, но в этой оно может быть

939 full reads

Глубоко в космосе столкнулись две нейтронные звезды, и это событие породило гравитационные волны, которые ученые засекли на Земле в 2017 году. И вот, просматривая эти данные, пара физиков нашла признаки наличия черной дыры, которая не соответствует тому, что описывал Альберт Эйнштейн в своей Общей теории относительности (ОТО).

Согласно ОТО, черные дыры — довольно простые объекты. Это бесконечно сжатые сингулярности, или точки материи, окруженные гладким горизонтом событий, из пределов которого не могут вырваться ни свет, ни энергия, ни материя. Все наши наблюдения за черными дырами в общем-то подтверждают эту модель.

Но в 1970-х годах Стивен Хокинг опубликовал серию статей, в которых обосновал свое предположение, что черные дыры не такие уж гладкие. Это легкое размытие объясняется квантовой механикой, и именно благодаря размытию присутствует “излучение Хокинга” (wiki).

SXS
SXS

Недавно физики предсказали, что эта “пушистость” будет особенно заметна у молодых черных дыр, причем она будет достаточно сильной для отражения гравитационных волн, создавая эффект эхо.

И вот авторы нового исследования утверждают, что черная дыра, сформировавшаяся в том столкновении нейтронных звезд, создает то самое эхо.

Согласно теории Эйнштейна, материя может находиться от дыры на достаточном расстоянии, но при приближении к горизонту событий, она должна тут же падать в дыру. Поэтому рядом с черной дырой не должно быть никакой материи, которая могла бы отражать гравитационные волны.

Даже у черных дыр с аккреционными дисками есть пустое пространство рядом с горизонтом событий:

Окружностью отмечен горизонт событий черной дыры M87, снимок которой был опубликован в прошлом году. — Jason Major / Twitter
Окружностью отмечен горизонт событий черной дыры M87, снимок которой был опубликован в прошлом году. — Jason Major / Twitter

Соавтор нового исследования Ниайеш Афшорди (Niayesh Afshordi), физик из Университета Ватерлоо в Канаде, уверен, что замеченное ими эхо можно объяснить лишь материей у горизонта событий:

Задержка во времени, которую мы ожидаем (и наблюдаем) у наших эхо… может быть объяснена лишь какой-то квантовой структурой совсем рядом с горизонтом событий.

Но все же нужно помнить, что в данных гравитационных волн много шума, который сложно отсортировать. Эхо гравитационной волны от этой “пушистости” вокруг горизонта событий должно было бы быть чем-то уникальным.

Но Афшорди уверен, что сразу после слияния это размытие достаточно сильно для точного и мощного отражения гравитационных волн — эха, которое мы можем поймать существующими инструментами.

Максимилиано Иси, астрофизик из МТИ, скептически отнесся к такому заявлению. По его словам, эта группа ученых уже не первый раз делает подобные заявления, но другим командам пока что ни разу не удалось повторить результаты их исследований, хотя они пытались. Более того, прокомментировал он, есть более четкое и полноценное исследование, опубликованное в июне, в котором никакое эхо найти не удалось.

Даже если эхо действительно существует, нельзя утверждать, что оно образовано размытием горизонта событий. Мы даже не знаем, образовалась ли в ходе слияния черная дыра.

Как бы там ни было, это любопытный феномен, который требует дальнейшего изучения.

— 
Научная статья была опубликована в
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. https://doi.org/10.1088/1475-7516/2019/11/010
Источник:
Live Science.