Лысеющие черные дыры доказали правоту Эйнштейна
Новый прорыв в физике показывает, что общая теория относительности Эйнштейна продолжает оставаться верной даже для "лысеющих" черных дыр.
Черные дыры - это области пространства-времени, где сила гравитации настолько велика, что ничто, даже свет, не может ускользнуть от того, чтобы быть втянутым и "съеденным". Общая теория относительности Эйнштейна предсказала существование черных дыр и что, чтобы ни "ест" такой объект, черные дыры характеризуются только своей массой, спином и электрическим зарядом. Астрофизики называют это теоремой об отсутствии волос.
Но в этой теореме есть давняя загвоздка: магнитные поля. Чтобы теорема об отсутствии волос была верной, "поедание" материала не должно изменять основные характеристики черной дыры. Но хотя черные дыры могут "рождаться" с сильными магнитными полями, они также могут получать их, "поедая" определенный материал, а облака плазмы могут поддерживать эти магнитные поля вокруг черной дыры. Физики исследовали эту загвоздку, используя суперкомпьютер для моделирования черной дыры, окруженной плазмой. В этом исследовании они обнаружили, что даже когда черные дыры выдерживают магнитные поля, теорема "без волос" и теория Эйнштейна продолжают оставаться верными.
"Гипотеза об отсутствии волос - краеугольный камень общей теории относительности", - говорит соавтор исследования Барт Рипперда, научный сотрудник Центра вычислительной астрофизики (CCA) Института Флэтайрон в Нью-Йорке и докторант Принстонского университета в Нью-Джерси. "Если у черной дыры есть долгоживущее магнитное поле, то гипотеза об отсутствии волос нарушается. К счастью, физика плазмы пришла к решению, которое спасло гипотезу об отсутствии волос от несостоятельности".
В ходе моделирования исследователи обнаружили, что магнитные поля вокруг черных дыр могут эволюционировать. Их моделирование показало, что силовые линии магнитного поля вокруг черной дыры быстро распадаются и снова соединяются. Это явление создало очаги плазмы, возбужденные магнитным полем, которые будут пузыриться и либо выбрасываться в космос, либо поглощаться черной дырой.
"Теоретики не думали об этом, потому что они обычно помещают свои черные дыры в вакуум", - говорит Рипперда. "Но в реальной жизни часто бывает плазма, и она может поддерживать и вводить магнитные поля. И это должно соответствовать вашей гипотезе об отсутствии волос".
Что действительно спасло теорему об отсутствии волос, так это то, что ученые обнаружили, что этот процесс довольно быстро истощает магнитное поле, пока оно полностью не исчезнет.
Это истощение произошло очень быстро: со скоростью 10% от скорости света. "Быстрое переподключение спасло от гипотезы об отсутствии волос", - сказал Рипперда.