notizia

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

La congettura proposta da Hawking 50 anni fa è stata ribaltata!

L’ultima prova dei matematici è questaPotrebbero esistere buchi neri estremi。

Ciò è contrario alla terza legge della termodinamica del buco nero proposta da Hawking e altri nel 1973.

buco nero estremoÈ una situazione molto speciale, il che significa che la gravità sulla superficie del buco nero o sull'orizzonte degli eventi è zero. La sua superficie non attrae nulla, ma se le particelle vengono spinte al centro del buco nero, non riescono comunque a scappare.

E poiché la temperatura di un buco nero è proporzionale alla gravità superficiale, si intende l'assenza di gravità superficialeI buchi neri non hanno temperatura, incapace di emettere radiazioni termiche.

Ciò a sua volta va contro la teoria della radiazione di Hawking, che propone che i buchi neri non siano completamente “oscuri” ma possano lentamente irradiare energia verso l’esterno in un modo specifico, perdendo gradualmente massa e possibilmente scomparendo.

Ma Christoph Kehle del MIT e Ryan Unger dell'Università di Stanford hanno dimostrato matematicamente che potrebbe essere così.

E dimostrano ancheL'esistenza di buchi neri estremi non porta all'esistenza di singolarità nude。

Il vincitore del premio Nobel Penrose aveva precedentemente proposto che la natura non consente l’esistenza di una singolarità nuda. Se esiste, distruggerebbe la causalità dell’universo. L’area spaziale vicino alla singolarità potrebbe consentire comportamenti che violano la causalità, causando il divenire del tempo e dello spazio localmente inesistente.

La matematica della Columbia University Elena Giorgi ha commentato:

Questo è un ottimo esempio di come la matematica si ripercuota sulla fisica.

Cos’è un buco nero estremo?

La stragrande maggioranza dei buchi neri in natura ruota.

Quando la materia carica cade in un buco nero, la velocità di rotazione del buco nero aumenterà a causa della conservazione del momento angolare, e anche il buco nero stesso si caricherà.

In teoria, man mano che un buco nero assorbe sempre più materia, la sua carica e la velocità di rotazione diventeranno infinite e appariranno buchi neri estremi.

Per un buco nero estremo, finché viene aggiunta qualsiasi carica aggiuntiva, il suo orizzonte degli eventi scomparirà, lasciando una nuda singolarità.

E la sua superficie non attira più nulla.

Nel 1973, Hawking, John Bardeen e Brandon Carter proposero che fosse impossibile che si formassero buchi neri estremi.

Questa legge afferma che la gravità superficiale di un buco nero non può scendere a zero in un tempo limitato. I tre scienziati ritengono che qualsiasi processo che consenta alla carica o alla rotazione del buco nero di raggiungere il limite potrebbe causare il completo orizzonte degli eventi del buco nero. scomparire.

Gli ambienti accademici generalmente credono che un buco nero senza un orizzonte degli eventi (cioè una singolarità nuda) non possa esistere.

Inoltre, poiché la temperatura di un buco nero è direttamente proporzionale alla gravità superficiale, se non c'è gravità superficiale, il buco nero non avrà temperatura, quindi non sarà in grado di emettere radiazione termica. Ma Hawking ha proposto che l’emissione di radiazioni sia una caratteristica necessaria dei buchi neri.

Nel 1986, il fisico Werner Israel tentò di simulare la costruzione di un buco nero estremo utilizzando un buco nero ordinario, e provò a farlo ruotare più velocemente e trasportare più carica, ma la conclusione finale mostrò che ciò non può ridurre la gravità superficiale del buco nero a 0 entro un tempo limitato.

Involontariamente ho trovato il modo di dimostrarlo

Keller e Unger non stanno studiando i buchi neri estremi.

Stanno pensandobuco nero caricoUna volta formatosi, si è scoperto inaspettatamente che è possibile costruire un buco nero con una carica elettrica estremamente elevata, il che è un segno importante di buchi neri estremi.

iniziano da aNessuna rotazione, nessun addebitoPartendo da un buco nero, simula cosa accadrebbe se fosse collocato in un campo scalare.

Hanno usato impulsi di campi magnetici per colpire il buco nero, aggiungendovi una carica elettrica. Questi impulsi forniscono energia elettromagnetica al buco nero e ne aumentano anche la massa.

Emettendo impulsi diffusi a bassa frequenza, la massa del buco nero (M) può aumentare più velocemente della sua carica (q).

Secondo la classificazione, quando |q|=M, rappresenta la formazione di un buco nero estremo; quando |q|M, rappresenta un buco nero non estremo.

Se il tasso di crescita della massa supera il tasso di crescita della carica, significa che il buco nero può passare da uno stato sub-estremo a uno stato estremo.

L'articolo non solo propone un nuovo metodo di adesione caratteristico, ma mostra anche come costruire la struttura interna di un buco nero e analizza il processo di formazione ed evoluzione del buco nero, compreso il collasso gravitazionale a partire da dati iniziali regolari e dalla struttura geometrica dell'esterno del buco nero.

Tuttavia, va notato che sebbene siano stati utilizzati metodi matematici per dimostrare l’esistenza della teoria dei buchi neri estremi, ciò non significa che i buchi neri estremi debbano esistere.

L'esempio teorico prevede la massima quantità di carica, ma gli esseri umani non hanno ancora osservato un buco nero con una carica evidente. Trovare un buco nero che ruota velocemente è più probabile, quindi Keller e Unger vogliono anche costruire un modello che consenta ai buchi neri di raggiungere il limite della velocità di rotazione.

Ma costruire un modello del genere è matematicamente più impegnativo. Stanno iniziando a lavorarci adesso.

Keller e Unger hanno cercato di utilizzare metodi matematici per esplorare i segreti dei buchi neri.

Nel 2023, Keller, la sua insegnante Elena e altri hanno dimostrato, attraverso uno studio di 1.000 pagine, che in senso matematico i buchi neri che ruotano lentamente sono stabili. Questo è importante per convalidare la relatività generale perché se è instabile in senso matematico, potrebbe significare che c’è un problema con la teoria sottostante.

△A sinistra c'è Keller, a destra c'è Unger

L’ultima ricerca pubblicata quest’anno non solo sovverte la congettura proposta da Hawking, ma fornisce anche nuovi spunti per la ricerca in campi all’avanguardia come la relatività generale, la meccanica quantistica e la teoria delle stringhe.