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¡La conjetura propuesta por Hawking hace 50 años ha sido revocada!

La última prueba de los matemáticos es quePueden existir agujeros negros extremos。

Esto es contrario a la tercera ley de la termodinámica de los agujeros negros propuesta por Hawking y otros en 1973.

agujero negro extremoEs una situación muy especial, lo que significa que la gravedad en la superficie del agujero negro o en el horizonte de sucesos es cero. Su superficie no atrae nada, pero si las partículas son empujadas hacia el centro del agujero negro, aún así no pueden escapar.

Y dado que la temperatura de un agujero negro es proporcional a la gravedad superficial, la ausencia de gravedad superficial significaLos agujeros negros no tienen temperatura, incapaz de emitir radiación térmica.

Esto, a su vez, va en contra de la teoría de la radiación de Hawking, que propone que los agujeros negros no son completamente "oscuros", sino que pueden irradiar energía lentamente hacia afuera de una manera específica, perdiendo masa gradualmente y posiblemente desapareciendo.

Pero Christoph Kehle del MIT y Ryan Unger de la Universidad de Stanford han demostrado matemáticamente que esto puede ser así.

Y también lo demuestran,La existencia de agujeros negros extremos no conduce a la existencia de singularidades desnudas。

El premio Nobel Penrose propuso anteriormente que la naturaleza no permite que exista una singularidad desnuda. Si existe, destruirá la causalidad del universo. El área espacial cerca de la singularidad puede permitir comportamientos que violen la causalidad, provocando que el tiempo y el espacio se vuelvan localmente no. -Existente. Ordenado.

La matemática de la Universidad de Columbia Elena Giorgi comentó:

Este es un gran ejemplo de cómo las matemáticas se retroalimentan a la física.

¿Qué es un agujero negro extremo?

La gran mayoría de los agujeros negros de la naturaleza están girando.

Cuando materia cargada cae en un agujero negro, la velocidad de giro del agujero negro aumentará debido a la conservación del momento angular, y el propio agujero negro también quedará cargado.

En teoría, a medida que un agujero negro absorbe cada vez más materia, su carga y velocidad de rotación se volverán infinitas y aparecerán agujeros negros extremos.

Para un agujero negro extremo, siempre que se agregue cualquier carga adicional, su horizonte de sucesos desaparecerá, dejando una singularidad desnuda.

Y su superficie ya no atrae nada.

En 1973, Hawking, John Bardeen y Brandon Carter propusieron que es imposible formar agujeros negros extremos.

Esta ley establece que la gravedad superficial de un agujero negro no puede caer a cero en un tiempo limitado. Los tres científicos creen que cualquier proceso que permita que la carga o el giro del agujero negro alcance el límite puede hacer que el horizonte de sucesos del agujero negro se agote por completo. desaparecer.

Los círculos académicos generalmente creen que un agujero negro sin un horizonte de sucesos (es decir, una singularidad desnuda) no puede existir.

Además, dado que la temperatura de un agujero negro es directamente proporcional a la gravedad superficial, si no hay gravedad superficial, el agujero negro no tendrá temperatura, por lo que el agujero negro no podrá emitir radiación térmica. Pero Hawking propuso que la emisión de radiación es un atributo necesario de los agujeros negros.

En 1986, el físico Werner Israel intentó simular la construcción de un agujero negro extremo utilizando un agujero negro ordinario, e intentó hacerlo girar más rápido y llevar más carga, pero la conclusión final demostró que esto no puede reducir la gravedad superficial del agujero negro a 0 en un tiempo limitado.

Sin querer encontrar una manera de demostrarlo.

Keller y Unger no están estudiando ellos mismos los agujeros negros extremos.

ellos estan pensandoagujero negro cargadoCuando se formó, se descubrió inesperadamente que se puede construir un agujero negro con una carga eléctrica extremadamente alta, lo cual es un signo importante de agujeros negros extremos.

empiezan desde unSin rotación, sin cargoComenzando con un agujero negro, simule lo que sucedería si se colocara en un campo escalar.

Utilizaron pulsos de campos magnéticos para golpear el agujero negro, añadiéndole una carga eléctrica. Estos pulsos proporcionan energía electromagnética al agujero negro y también aumentan su masa.

Al emitir pulsos difusos de baja frecuencia, la masa (M) del agujero negro puede aumentar más rápido que su carga (q).

Según la clasificación, cuando |q|=M, representa la formación de un agujero negro extremo; cuando |q|M, representa un agujero negro no extremo.

Si la tasa de crecimiento de masa excede la tasa de crecimiento de carga, significa que el agujero negro puede pasar de un estado sub extremo a un estado extremo.

El artículo no solo propone un nuevo método de adhesión característico, sino que también muestra cómo construir la estructura interna de un agujero negro y analiza el proceso de formación y evolución del agujero negro, incluido el colapso gravitacional, a partir de datos iniciales regulares y la estructura geométrica del exterior. del agujero negro.

Sin embargo, cabe señalar que aunque se han utilizado métodos matemáticos para demostrar la existencia de la teoría de los agujeros negros extremos, eso no significa que deban existir los agujeros negros extremos.

El ejemplo teórico tiene la cantidad máxima de carga, pero los humanos aún no han observado un agujero negro con una carga evidente. Es más probable encontrar un agujero negro que gire rápidamente, por lo que Keller y Unger también quieren construir un modelo que permita a los agujeros negros alcanzar el límite de velocidad de giro.

Pero construir un modelo así es matemáticamente más desafiante. Recién están empezando a trabajar en ello.

Keller y Unger han intentado utilizar métodos matemáticos para explorar los secretos de los agujeros negros.

En 2023, Keller, su profesora Elena y otros demostraron también mediante un estudio de 1.000 páginas que, en sentido matemático, los agujeros negros que giran lentamente son estables. Esto es importante para validar la relatividad general porque si es inestable en un sentido matemático, podría significar que hay un problema con la teoría subyacente.

△A la izquierda está Keller, a la derecha está Unger

La última investigación publicada este año no sólo subvierte la conjetura propuesta por Hawking, sino que también proporciona nuevos conocimientos para la investigación en campos de vanguardia como la relatividad general, la mecánica cuántica y la teoría de cuerdas.