То, что попадает в черную дыру, остается в черной дыре, по крайней мере, согласно законам общей теории относительности. Но теперь новое исследование предполагает, что материал внутри черной дыры может оставить квантовый отпечаток на гравитационном поле за ее пределами.
Художественная иллюстрация черной дыры, всасывающей в себя всю ближайшую материю в космосе.Если это правда, то это открытие решит давнюю проблему в физике, информационный парадокс черной дыры Стивена Хокинга. В 1970-х Хокинг подсчитал, что черные дыры могут быть не совсем улицами с односторонним движением; они могли испускать тепловое излучение, теперь известное как излучение Хокинга. Однако это излучение Хокинга является простым тепловым излучением, или теплом, и не несет никакой информации о происхождении черной дыры или материи, которая исчезла внутри нее. Другими словами, измерение самого излучения ничего не скажет вам о его истории.
Парадокс возникает потому, что законы квантовой механики утверждают, что информация не может быть потеряна; знание конечного состояния объекта дает вам подсказки к его начальному состоянию, позволяя вам «перемотать фильм назад», — сказал Ксавьер Калмет, физик из Университета Сассекса в Англии, который руководил новым исследованием. Если черная дыра безвозвратно поглощает информацию, эти законы не могут быть правильными. Это противоречие делает черные дыры идеальным местом для проверки того, как квантовая механика и общая теория относительности Альберта Эйнштейна согласуются друг с другом.
«Мы показываем, что две теории гораздо более совместимы, чем предполагалось, что парадокса нет», — сказал Калмет в интервью Live Science.
1. Волосатые черные дыры
Представление о том, что у черных дыр очень мало признаков, отличающих их друг от друга, называется теоремой об отсутствии волос. Эта метафора впервые популяризировалась физиком Джоном Уилером. Идея состоит в том, что кроме массы, заряда и вращения, у черных дыр нет отличительных черт — ни прически, ни стрижки, ни цвета, которые отличали бы их друг от друга.
В своей новой статье, опубликованной 17 марта в журнале Physical Review Letters , Кальме и его коллеги обнаружили, что у черных дыр действительно могут быть волосы, хотя и очень тонкие.
Обратите внимание: Новое смертельное заболевание у мужчин..
Исследователи работают в области квантовой гравитации, области, которая стремится понять гравитационные силы с помощью квантовой механики. Используя расчеты, разработанные за последнее десятилетие, исследовательская группа сравнила две теоретические звезды, которые коллапсируют в черные дыры одинакового размера, заряда и спина, но имеющие разный начальный химический состав. Теорема об отсутствии волос утверждает, что невозможно сказать, отличались ли звезды, образовавшие эти две черные дыры, изначально друг от друга.Но расчеты команды показали, что существуют различия в гравитационном поле вокруг черной дыры. В частности, информация о составе черной дыры хранилась в гравитонах, гипотетических элементарных частицах, которые опосредуют гравитационные силы в квантовой гравитации.
«Мы обнаружили, что квантовая гравитация позволяет нам найти разницу в гравитационном поле», — сказал Калмет. «В гравитационном поле есть память о том, что попало в черную дыру».
2. Разрешить парадокс?
Предпринимаются усилия по поиску утечек информации из черных дыр. Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) наблюдает за гравитационными волнами, которые представляют собой рябь пространства-времени, создаваемую массивными объектами, включая черные дыры. В 2037 году Европейское космическое агентство планирует запустить три космических корабля для обнаружения гравитационных волн из космоса, миссия, известная как Космическая антенна лазерного интерферометра (LISA).
Но эффекты гравитона, предложенные в новых расчетах, малозаметны и, вероятно, не могут быть обнаружены с использованием сегодняшних технологий, сказал Калме. В конечном итоге могут появиться симуляции, способные справиться с этой тонкостью. (Излучение Хокинга также не наблюдалось непосредственно в реальной черной дыре, хотя оно наблюдалось в симуляциях черных дыр.)
По словам Кальмета, результаты вызвали интерес со стороны сообщества физиков, хотя он не ожидает, что результаты будут приняты в одночасье. «Большинство людей ожидало, что вам придется так или иначе изменить физику, чтобы заставить ее работать», — сказал он об информационном парадоксе черной дыры.
Кальмет и его команда теперь надеются использовать свои открытия для дальнейшего изучения возможностей квантовой гравитации, которая до сих пор является областью со многими конкурирующими теориями, и нет четкого ответа на вопрос, какая из них верна.
«Это может помочь нам перейти к теории квантовой гравитации», — сказал Калме.
Поддержите сайт лайком! Подписывайтесь - Вам у нас понравится!
#космос #иследования #чёрная дыра #открытия #теория #ученые #космос исследования #новости мира #астрология #астрономия
Больше интересных статей здесь: Новости.
Источник статьи: Новое исследование. Информация о внутренностях черной дыры может быть запечатлена в ее гравитационном поле.