V-kosmose.com

Более простой подход к описанию черных дыр

Более простой подход к описанию черных дыр

Художественное видение горизонта событий черной дыры

Астрофизики РУДН (Российский университет дружбы народов) предложили подход к упрощению расчетов наблюдаемых эффектов в окрестности черных дыр, к которым не применяется математический аппарат классической теории относительности Эйнштейна. Общая теория относительности гласит, что движение любого массивного тела приводит к появлению пространственно-временных рябей (гравитационные волны). Впервые их сумели зарегистрировать в 2015 году. Гравитационные волны – эхо от слияния массивных гравитационных объектов, вроде черных дыр. В этих областях сила тяжести настолько мощная, что даже свету не удается сбежать.

Открытие гравитационных волн заставило ученых пересмотреть старые теории, объясняющие структуру и характеристики черных дыр, и взяться за разработку новых. В некоторых случаях уравнения Эйнштейна оказались ошибочными. В попытке понять ряд фундаментальных вопросов (темная материя, темная энергия и квантовая гравитация) возникло несколько обобщенных теорий.

В ожидании новых наблюдений гравитационных волн, теоретики анализировали существующие эффекты с позиции разных гравитационных теорий. При этом возникли проблемы, одна из которых заключается в сложности вычислений – требуется обработать огромный массив данных и емких числовых интеграций. Кроме того, характеристики разных частей пространства-времени могут описываться несколькими функциями. Черные дыры описываются изящными уравнениями только в теории Эйнштейна – сама простая и обладает определенными симметричными признаками. Но характеристика черных дыр требует сложных уравнений, больших команд и суперкомпьютеров.

В любом уравнении присутствует несколько членов. Каждый из них отвечает за определенный системный параметр и связан с главными относительно стабильными характеристиками. Эти связи способны быть крайне сложными, поэтому специалисты стараются избежать их, выдвигая предположения и приближения.

В новой работе ученые РУДН показали, что процесс решения некоторых не-эйнштейновских теорий можно упростить. Сравнив ожидаемые и наблюдаемые результаты, обнаружилось, что воздействие некоторых членов, искажающих элегантную симметрию, настолько мало, что ими можно пренебречь. Получив описывающий положение объекта результат, его сравнивают с физическими данными. Если значения аналогичны, то упрощенное уравнение считают верным.

Астрофизики РУДН изложили путь решения еще одной проблемы. Возможно, нам не хватает истинной теории гравитации. Тогда при описании черных дыр теоретики должны использовать уравнения, учитывающие параметры каждой конкретной теории. Все это требует сложных расчетов, но новый подход сделает их гораздо проще. Важно понимать, что регулирующие черные дыры законы отличаются от классической или квантовой физики. Тем более, все еще не ясно, правильно ли мы их понимаем. Изучение черных дыр позволит выявить универсальные шаблоны развития и предсказать судьбу Вселенной.