Исследование показывает, что даже безмерная тьма черной дыры подчиняется теории Эйнштейна

Исследование показывает, что даже безмерная тьма черной дыры подчиняется теории Эйнштейна

Общая теория относительности испытывается раз за разом, но она продолжает держаться. Хотя результаты новых тестов согласуются с общей теорией относительности, они также не смогли исключить ряд модифицированных версий, предлагаемых в качестве альтернативы.

Теперь сверхмассивная черная дыра в центре галактики на расстоянии 55 миллионов световых лет стала самой строгой проверкой теории относительности. Да, это M87*, самая фотогеничная черная дыра во Вселенной. 

Коллаборация Event Horizon Telescope исследовала область вокруг нее, чтобы сделать общую теорию относительности в 500 раз более надежной, что невероятно.

Хотя общая теория относительности отлично подходит для предсказания и понимания гравитационных взаимодействий, она математически несовместима с квантовой механикой; правила, которые помогают нам моделировать негравитационные взаимодействия между объектами.

Это заставило ученых искать модификации и даже альтернативы общей теории относительности. Цель — единая теория, которая одинаково описывает все силы. Так что любые предлагаемые модификации текущих теорий, которые пытаются сделать это, хотя и не соответствуют тому, что мы видим в реальной жизни, должны получить одобрение.

«Мы ожидаем, что полная теория гравитации будет отличаться от общей теории относительности, но есть много способов ее изменить», — пояснил астрофизик Димитриос Псалтис из Университета Аризоны.

«Мы обнаружили, что какой бы ни была правильная теория, она не может существенно отличаться от общей теории относительности, когда дело касается черных дыр. Мы действительно сократили пространство возможных модификаций».

Когда ученые впервые получили изображение тени черной дыры и кружащегося вокруг нее кольца горячего материала, это дало нам новые способы проверки общей теории относительности. Одним из них был размер тени.

Эта тень — темная область в центре закрученной массы материала, определяемая горизонтом событий — точкой, в которой даже скорости света недостаточно для избегания гравитационного притяжения черной дыры. Это означает, что черная дыра не может светить. Поскольку это гравитационный эффект, размер области можно предсказать в рамках общей теории относительности.

M87* — это сверхмассивная черная дыра, имеющая космические масштабы в 6,5 миллиардов раз больше массы Солнца. Математика общей теории относительности может использовать эту массу, чтобы предсказать очень точный размер темной пустоты или тени, откуда свет не может уйти.

Когда изображение черной дыры было впервые получено, это был один из первых проведенных тестов — и, конечно же, размер тени был таким, как предсказывалось.

Общая теория относительности прошла несколько испытаний в Солнечной системе. Смещение орбиты Меркурия вокруг Солнца одинаково. Другой способ — изгиб звездного света по кривизне пространства-времени вокруг массивного объекта, такого как Солнце.

Несколько модификаций общей теории относительности также прошли испытания Солнечной системой. Таким образом, команда собрала эти модификации для Солнечной системы, чтобы протестировать их на M87*. Вместо того, чтобы на самом деле проверять каждую из них в целом по наблюдениям, для каждой альтернативной теории гравитации команда определила уникальные характеристики, которые предсказывают тень черной дыры.

Это позволило ученым определить, согласуется ли теория с наблюдениями M87*, полученными телескопом Event Horizon, без необходимости думать о других, не относящихся к делу деталях. И это позволило им эффективно исключить некоторые из предложенных модификаций общей теории относительности.

Это не означает, что общая теория относительности не может быть нарушена, и поиски этого продолжаются — не потому, что астрофизики ненавидят общую теорию относительности, а потому, что каждый тест предоставляет новые ограничения и новые инструменты для следующего теста. Мы надеемся, что это приведет нас еще ближе к решению между общей теорией относительности и квантовой механикой.

Итак, общая теория относительности не сломалась в самом сильном гравитационном поле, в котором она была проверена, и, исключив определенные альтернативы, результаты ученых, показывают нам, где мы можем перестать искать ответ.

Исследование было опубликовано в Physical Review Letters.

Источники: Фото: Моделирование, показывающее, как вращается плазма вокруг M87*. (L. Medeiros; C. Chan; D. Psaltis; F. Özel; UArizona; IAS)

logo

Автор публикации

не в сети 15 часов

Виктория Ветрова

25
Космос полон тайн...
Комментарии: 4Публикации: 3254Регистрация: 14-12-2012