• 0

Расчет радиации Хокинга на горизонте событий черной дыры

Физик Университета РУДН разработал формулу для расчета излучения Хокинга на горизонте событий черной дыры, которая позволяет физикам определить, как это излучение будет изменено с помощью квантовых поправок к теории гравитации Эйнштейна. Эта формула позволит исследователям проверить точность различных версий квантовой теории гравитации, наблюдая за черными дырами, и станет шагом к долгожданной теории великого объединения, которая соединит квантовую механику и относительность. Статья опубликована в журнале Physical Review D.

Хотя теория гравитации Эйнштейна соответствует недавнему открытию гравитационных волн, она все еще оставляет открытыми некоторые вопросы, включая природу сингулярности, темную материю, темную энергию и вопрос о квантовой гравитации. Кроме того, даже наблюдения гравитационных волн не исключают, что альтернативные теории гравитации могут быть точными, и их можно использовать для описания черных дыр. Такие теории, которые включают в себя дополнительные квантовые компоненты, не противоречат наблюдаемой картине слияний черных дыр. Расчеты, сделанные в соответствии с этими теориями, предсказывают одинаковое поведение черных дыр на большом расстоянии друг от друга, но в то же время демонстрируют важные особенности вблизи горизонта событий — границу черной дыры, от которой нет возврата.

Считается, что невозможно заглянуть за горизонт событий черной дыры, потому что ничто не может уйти, включая частицы и радиацию. Однако Стивен Хокинг доказал, что черные дыры могут испаряться, испуская различные элементарные частицы. Это означает, что со временем вся информация, поглощенная черной дырой, может исчезнуть, что противоречит фундаментальным представлениям об информации — считается, что информация не может исчезнуть без следа. Поэтому альтернативные теории гравитации, направленные на устранение этого парадокса, стали более популярными, поскольку они могут внести вклад в квантовую теорию гравитации.

Одним из наиболее многообещающих подходов является теория Эйнштейна-Дилатона-Гаусса-Бонне — она ​​применяет квантовые компоненты в качестве поправки к теории общей теории относительности.

«Рассматриваемая нами альтернативная теория основана на низкоэнергетическом пределе теории струн, так называемой теории Эйнштейна-Дилатона-Гаусса-Бонне с дилатоном. Помимо части Эйнштейна, она содержит части квадратичной кривизны и скалярное поле», — говорит Роман Конопля, научный сотрудник Учебно-исследовательского института гравитации и космологии Университета РУДН.

Чтобы описать, как черная дыра реагирует на внешние гравитационные возмущения, космологи используют концепцию квазинормальных режимов. Режимы — это колебания, возникающие при внешнем воздействии на черную дыру, характеристики которого зависят от силы удара и параметров самой черной дыры. Их называют квазинормальными, потому что они со временем затухают и их амплитуду можно измерить только в течение небольшого периода. Такие колебания обычно описываются с использованием частоты в качестве комплексного числа, действительной частью которого являются периодические колебания, а мнимой — скорость затухания.

Физик Университета РУДН совместно с учеными Чешской Республики Антониной Зинайло и Зденеком Стухликом изучали классическое (квазинормальное) и квантовое (Хокинга) излучение тестовых полей на фоне четырехмерной, сферически симметричной и асимптотически плоской черной дыры Эйнштейна-Дилатона-Гаусса-Бонне с дилатоном. Они получили аналитическую формулу для эйконального состояния квазинормальных режимов и использовали ее для расчета квазинормальных режимов тестовых скалярных и максвелловских полей и оценили интенсивность излучения Хокинга для черной дыры Эйнштейна-Дилатона-Гаусса-Бонне.

Текстовые поля — это все поля вблизи черной дыры, потому что они распространяются на ее фоне (например, поле Дирака или электромагнитное поле). Интенсивность электромагнитного излучения Хокинга и поля Дирака оказалась значительно более чувствительной характеристикой, чем его квазинормальный спектр, демонстрируя увеличение скорости излучения энергии на 57 и 48 процентов соответственно для полей.

«Мы получили оценку интенсивности испарения черных дыр Хокинга с учетом квантовых поправок к геометрии черной дыры», — заключает Роман Конопля.

«Классическое излучение (например, электромагнитные или другие волны) отличается от всего лишь нескольких процентов Эйнштейна, то есть излучение Хокинга является гораздо более чувствительным механизмом. Квазинормальные моды — это частоты классического излучения, которые, в отличие от квантовых режимов, мало отличаются от случая Эйнштейна. В будущем, возможно, благодаря наблюдению за первичными черными дырами, появившимися в ранней Вселенной, это может прояснить наши представления о квантовых поправках к гравитации».

-=GadZZillA=-

Компьютерный системный администратор, веб-огородник, IT-шник, специалист по строительным материалам, создатель и администратор проекта "Лаборатория Рабочих Столов"

Вас также может заинтересовать...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

 

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.