Астрономия

Ученые предсказали вид световых колец вокруг стационарных черных дыр

Event Horizon Telescope Collaboration

Исследователи из Института гравитационной физики Общества Макса Планка (Германия) и Авейрусского университета в Португалии представили в журнале Physical Review Letters теорему, которая позволяет предсказывать свойства световых колец вокруг стационарных черных дыр. Согласно ей, равновесные черные дыры должны, как правило, иметь по крайней мере одно световое кольцо.

Черные дыры — это области в космосе с таким интенсивным гравитационным полем, что даже частицы со световой скоростью не могут их покинуть. За последние пять лет астрофизики собрали первые наблюдения сильных гравитационных сил вокруг этих загадочных объектов. Коллаборация LIGO-Virgo смогла получить данные о гравитационных волнах от черных дыр, а Телескоп горизонта событий смог впервые предоставить астрономам изображение одного из этих объектов.

Хотя оба эти наблюдения весьма перспективны, ни одно из них, вероятно, не позволит нам приблизиться к горизонту событий — границе, после прохождения которой ничто не сможет вырваться наружу. Тем не менее они должны содержать сигнатуру, указывающую на соседнюю область сразу за горизонтом событий, где свет изгибается настолько сильно, что замыкается сам на себе и образует световые кольца. Изучение этих световых колец могло бы пролить свет на некоторые свойства черных дыр. Однако до сих пор многие вопросы остаются без ответа.

Для лучшего понимания световых дисков черных дыр авторы нового исследования создали теорему, которая предсказывает, что общие равновесные черные дыры должны обладать по крайней мере одним световым кольцом. Чтобы выяснить, есть ли у света, движущегося вокруг черной дыры, орбита, ученые использовали специальные топологические конструкции. Вместо того чтобы использовать уравнения движения, полученные с помощью конкретной теории гравитации, авторы создали теорию, показывающую, как пространство-время должно вести себя и вблизи черной дыры, и вдали от нее.

Эта работа может послужить основой для дальнейших исследований, изучающих световые кольца вокруг черных дыр. Ключевое преимущество новой теории — ее универсальность. Это достигается благодаря тому, что модель астрофизиков не опирается на конкретную теорию гравитации и, таким образом, работает, даже если общая теория относительности Эйнштейна неприменима в определенных условиях. Однако, как и почти любая теория, эта модель основывается на ряде предположений. В своей будущей работе исследователи планируют изменить некоторые из этих предположений и оценить, изменяются ли предсказания их теоремы или остаются прежними. Это позволит увеличить точность модели и приблизить ее к реальному описанию объектов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.