in

I fisici teorici sostengono che i buchi neri consentono strutture a vortice

I fisici teorici sostengono che i buchi neri consentono strutture a vortice

Schizzo di un buco nero dotato di vortici multipli. I colori indicano l’orientamento, con le linee del campo magnetico acquisite in nero. Credito fotografico: Dvali et al.

I buchi neri sono oggetti astronomici con un’attrazione gravitazionale estremamente forte a cui nemmeno la luce può sfuggire. Mentre l’idea di corpi che catturerebbero la luce esiste dal 18° secolo, la prima osservazione diretta dei buchi neri risale al 2015.

Da allora, i fisici hanno condotto innumerevoli studi teorici e sperimentali per comprendere meglio questi affascinanti oggetti cosmologici. Ciò ha portato a molte scoperte e teorie sulle caratteristiche, proprietà e dinamiche uniche dei buchi neri.

I ricercatori della Ludwig Maximilians University e del Max Planck Institute for Physics hanno recentemente condotto uno studio teorico per indagare sulla possibile esistenza di vortici nei buchi neri. Il suo lavoro, pubblicato in Lettere di verifica fisicamostra che i buchi neri dovrebbero teoricamente essere in grado di ammettere strutture a vortice.

“Recentemente è stato introdotto un nuovo sistema quantistico per i buchi neri, in particolare sotto forma di condensati di gravitoni di Bose-Einstein (gli stessi quanti gravitazionali),” ha detto a Phys Florian Kühnel, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio. org. “Fino alla pubblicazione del nostro articolo, i buchi neri rotanti non erano stati studiati a fondo in questo quadro. Tuttavia, potrebbero non solo esistere, ma essere la regola piuttosto che l’eccezione”.

Kühnel ei suoi colleghi Gia Dvali e Michael Zantedeschi hanno eseguito diversi calcoli basati su teorie fisiche esistenti, in particolare il modello quantistico di buchi neri sviluppato di recente basato sui condensati gravitanici di Bose-Einstein. L’obiettivo principale del loro studio era studiare i buchi neri rotanti a livello quantistico per vedere se avrebbero effettivamente consentito strutture a vortice.

“Da quando i condensati rotanti di Bose-Einstein sono stati sottoposti a studi intensivi in ​​laboratorio, è noto che adottano strutture a vortice se ruotano sufficientemente velocemente”, ha affermato Kühnel. “Lo abbiamo preso come un invito a cercare queste strutture in modelli di buchi neri rotanti – e le abbiamo effettivamente trovate”.

Kühnel e i suoi colleghi hanno dimostrato che un buco nero di spin estremo può essere descritto come un condensato di gravitone con vorticità. Ciò è coerente con studi precedenti che suggeriscono che i buchi neri estremi sono stabili a quella che è nota come evaporazione di Hawking (cioè la radiazione del corpo nero che si pensa venga rilasciata al di fuori della superficie più esterna o dell’orizzonte degli eventi di un buco nero).

Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato che in presenza di cariche mobili, il vortice netto del buco nero intrappola un flusso magnetico del campo di rilevamento, il che risulterebbe in emissioni caratteristiche che potrebbero essere osservate sperimentalmente. Le previsioni teoriche del team potrebbero quindi aprire nuove possibilità per l’osservazione di nuovi tipi di materia, inclusa la materia oscura millicaricata.

“La vorticità è una proprietà completamente nuova dei buchi neri, che a livello classico (cioè se chiudi gli occhi alla loro struttura quantistica) sono completamente caratterizzati da tre quantità: massa, spin e carica”, afferma Kühnel. “L’abbiamo imparato dai libri di testo, fino ad ora. Abbiamo dimostrato che dobbiamo aggiungere Vorticity”.

L’esistenza di vortici nei buchi neri teorizzata dal team offre una possibile spiegazione per la mancanza di radiazione di Hawking per la rotazione massima dei buchi neri. In futuro, questa teoria potrebbe aprire la strada a nuove osservazioni sperimentali e conclusioni teoriche.

Ad esempio, le strutture dei vortici dei buchi neri potrebbero spiegare i campi magnetici estremamente forti emanati dai nuclei galattici attivi nel nostro Universo. Inoltre, potrebbero potenzialmente essere la radice di quasi tutti i campi magnetici galattici conosciuti.

“Solo di recente abbiamo stabilito il campo a vortice dei buchi neri”, ha aggiunto Kühnel. “C’è una ricchezza di domande importanti ed eccitanti a cui rispondere, comprese le applicazioni menzionate sopra. Inoltre, le future osservazioni delle onde gravitazionali sulla fusione di buchi neri, ciascuno contenente un vortice (di diversi) potrebbero aprire la porta a questi nuovi ed eccitanti aspetti quantistici dello spaziotempo”.


I buchi neri ottengono nuovi poteri se ruotano abbastanza velocemente


Maggiori informazioni:
Gia Dvali et al, Vortici nei buchi neri, Lettere di verifica fisica (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.061302

© 2022 Scienza X Rete

Citazione: I fisici teorici sostengono che i buchi neri consentono la struttura del vortice (9 settembre 2022) recuperato il 9 settembre 2022 da https://phys.org/news/2022-09-theoretical-physicists-black-holes-vortex.html

Questo documento è protetto da copyright. Fatta eccezione per il commercio equo e solidale a scopo di studio o ricerca privata, nessuna parte può essere riprodotta senza autorizzazione scritta. Il contenuto è solo a scopo informativo.

Il clima minaccia di superare i “punti critici” prima del previsto – studia – The Irish Times

Il telescopio spaziale Hubble vede una spirale di formazione stellare