Mechanizm newtonowski naśladuje cechy wirującej czarnej dziury

Mechanizm newtonowski naśladuje cechy wirującej czarnej dziury

23.02.2009

Wirująca czarna dziura bywa określana jako jeden z najdoskonalszych obiektów. Według rozwiązania równań pola grawitacyjnego Einsteina podanego przez Kerra geometria czasoprzestrzeni czarnej dziury jest w pełni opisana przez dwie liczby – masę i spin. Cząsteczka na orbicie wokół czarnej dziury zachowuje energię i moment kątowy pomimo, że porusza się po złożonej, wirującej orbicie kreślącej wzór rozety bez wyraźnej regularności ruchu.

Czy wiem, dlaczego tak się dzieje? Nie – nie mam pojęcia. Jednak mamnadzieję, że wiedza uzyskana na temat tej dziwnej stałej w prostszymkontekście teorii Newtona pozwoli nam lepiej zrozumieć jak małe czarnedziury zachowują się na orbitach wokół wirujących masywnych czarnychdziur, tam gdzie relatywistyczna stała Cartera odgrywa kluczową rolę.

Prof. Clifford M. Will

W 1968 roku fizyk teoretyczny i kosmolog Brandon Carter wykazał, że dziwny ruch takiej cząstki wymaga wyznaczenia jeszcze jednej zmiennej, która od tego czasu nosi nazwę stałej Cartera. Pomimo, że od tego odkrycia minęło 40 lat faktyczne, fizyczne znaczenie stałej Cartera pozostaje tejemnicą.

Prof. Clifford M. Will Uniwersytetu Washington w St. Louis dowiódł właśnie, że również w obszarze newtonowskiej teorii grawitacji istnieją układy mas, których pola grawitacyjne dopuszczają w dodatku do energii i momentu kątowego podobną do stałej Cartera stałą ruchu. Co więcej, odchylenie kształtu pola od sferycznego jest określane przez zespół równań identycznych do tych, które Kerr wyznaczył dla czarnych dziur.

W artykule Carter-like Constants of the Motion in Newtonian Gravity and Electrodynamics opublikowanym w Physical Review Letters prof. Will wykazuje, że jednym z newtonowskich układów wykazujących tę właściwość jest niezwykle prosty układ dwóch równych mas znajdujących się w spoczynku oddalonych o stałą odległość. „Całkowicie zaskoczyło mnie odkrycie, że newtonowskie warunki dla stałej Cartera są identyczne dla warunków wymaganych od idealnej czarnej dziury „- mówi prof. Will. -” Czy wiem, dlaczego tak się dzieje? Nie – nie mam pojęcia. Jednak mam nadzieję, że wiedza uzyskana na temat tej dziwnej stałej w prostszym kontekście teorii Newtona pozwoli nam lepiej zrozumieć jak małe czarne dziury zachowują się na orbitach wokół wirujących masywnych czarnych dziur, tam gdzie relatywistyczna stała Cartera odgrywa kluczową rolę.”

Prof. Will sądzi, że wyniki te będą istotne dla astronomii szukającej fal grawitacyjnych takich jak sieć LIGO-VIRGO-GEO czy będący w fazie projektowej detektor LISA (Laser Interferometer Space Antenna).

Źródło:

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *