Физики из РФ научились находить черные дыры по их световому

МОСКВА, 30 июн – РИА Новости. Российские физики из МФТИ, ИТЭФ и ВШЭ научились различать черные дыры и другие компактные объекты в космосе по их световому "колье" – спектру "кольца" частиц, пролетающих рядом с черной дырой на пути к Земле, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review D.

"Мы берем, рассеиваем пучок частиц на этом объекте и смотрим на спектр. И видим, что если в этом спектре нет дискретных уровней, то тогда это черная дыра, а если есть — то это компактный объект. Хотя мы сделали свою работу для бесспиновых частиц, можно предположить, что так же будет вести себя и спектр других типов частиц", — заявил Федор Попов, сотрудник ВШЭ и Московского Физтеха и Института теоретической и экспериментальной физики в Москве.

Черная дыра – это особая область в пространстве и времени, в которой силы гравитации настолько велики, что их не способны преодолеть даже объекты, которые двигаются со скоростью света, в том числе и сам свет. Ничто не может вырваться из-за границы воздействия черной дыры, которая получила название "горизонт событий". Расстояние от ее центра до горизонта событий, своеобразный "размер" черной дыры, называется радиусом Шварцшильда.

"Обычные" черные дыры, в отличие от их сверхмассивных кузин в центрах далеких галактик, крайне сложно находить и изучать из-за их спокойного нрава. Об их присутствии мы можем узнать только по тому, как они искривляют свет других звезд, а также по вспышкам радиоизлучения, вырабатываемых при поглощении ими сгустков материи.

Вдобавок к этому следы их присутствия крайне сложно отличить от того, как выглядят другие сверхплотные объекты, чьей массы чуть-чуть не хватает для превращения в черную дыру. О существовании таких экзотических объектов ученые заговорили лишь недавно, и до сегодняшнего дня у них не было способов отличить их от черных дыр – извне они будут такими же невидимыми, как и черные дыры, из-за сверхсильного "торможения" частиц света их притяжением.

Попов и его коллеги выяснили, что мы можем различать сигналы, исходящие от черных дыр и других компактных объектов, проанализировав то, что будет происходить с частицами материи, движущимися рядом с горизонтом событий черной дыры и поверхностью сверхплотного небесного тела.

Оказалось, что вблизи поверхности сверхкомпактной звезды, чей размер примерно равен радиусу Шварцшильда, есть область пространства, где частицы будут попадать в гравитационную "ловушку", в потенциальную яму. В таком случае частицы будут вести себя в соответствии с законами квантовой механики, благодаря чему их спектр будет не непрерывным, а дискретным – в нем будут присутствовать "разрывы", где частицы просто не могут существовать.

Соответственно, наблюдения за излучением, исходящим от компактного объекта звездной массы, помогут нам понять, чем он является – если его спектр будет непрерывным, то тогда мы действительно имеем дело с черной дырой, а если он будет "дырчатым", то тогда речь идет об экзотической сверхплотной звезде.

Как отмечает Попов, пока такие наблюдения мы проводить не можем, однако в будущем у ученых, по его мнению, появится возможность изучать световой "ореол" черных дыр. Тогда астрономы смогут проверить, существуют ли сверхкомпактные объекты, не являющиеся черными дырами, заключает ученый.

Источник