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“扭曲”的新引力理论说信息毕竟能逃脱黑洞

(2023-09-02 08:42:46)
标签:

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杂谈

“扭曲”的新引力理论说信息毕竟能逃脱黑洞

News

By Paul Sutter

2023/9/2

Black Holes

爱因斯坦的相对论说黑洞是“秃头”的,但对他的研究的一个新调整可能给这些神秘的天体它们的长期寻找的“头发”。

“扭曲”的新引力理论说信息毕竟能逃脱黑洞

黑洞的描画。 (Image credit: ESA)

在天体物理学中,有一种“黑洞没有头发” 的说法。这意味着在广义相对论中黑洞是异常简单的天体。所有你需要来描述一个黑洞的是它的质量、电荷和它的自旋速率。用这三个数字,你有了你从来知道关于黑洞的一切。换句话说,它们是秃头的------它们没有额外信息。

黑洞的这一方面对天体物理学家是极端令人沮丧的,他们迫切要了解这些宇宙庞然大物如何工作。但因为黑洞没有“头发”,没有来更多地了解关于它们和什么使它们滴答的方式。唉,黑洞仍然是宇宙中最令人困惑和神秘的天体之一。

但这种“无头发”黑洞的概念依靠我们目前的广义相对论的理解,正如最初由阿尔伯特·爱因斯坦制定的那样。这幅相对论的图片集中在空时的曲率上。任何有质量或能量的实体将弯曲围绕它的空时,这个弯曲指示这些实体如何来移动。

然而,这并不是来构建相对论的唯一方法。有一种完全不同的反而集中在空时的“扭曲性”上而不是曲率上的方法,在这张图片中,任何有质量或能量的一种基于曲率另一种基于扭曲性的方法的实体数学上是等价的。但因为爱因斯坦首先开发了基于曲率的语言,它被远更广泛使用。扭曲性方法因它的数学平行线的使用被称为“远距平行”引力,为在曲率方法中不明显的有趣理论洞察提供很大的空间。

例如,一组理论物理学家最近探索了远距平行引力如何解决黑洞毛发性问题。他们在七月发表在预印本数据库arXiv上的一篇论文中详细介绍了他们的工作。(这项研究尚未经过同行评审)。

该团队用叫一个标量场的------一种居住在所有空间和时间中的量子物体-----检查了广义相对论的潜在扩展。一个标量场的著名例子是希格斯玻色子,它对赋予许多粒子它们的质量是负责的。可能有额外的标量场居住在宇宙中,并微妙的改变引力如何工作,物理学家长期以来一直用这些标量场来试图解释诸如暗物质和暗能量等宇宙秘密的本质。

在基于正曲率的广义相对论中,来添加标量场只有这么多的方法。但在远距离平行引力中,有更多选择。该研究小组发现了一种用远距平行框架对广义相对论来添加标量场的方法。然后,他们用这种方法来调查是否这些标量场会否则是不可见的,可能显示起附近黑洞。

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最终结果:当通过远距平行透镜探索了时添加到广义相对论的标量场给了黑洞一些头发。

在这个案例中“头发”是靠近黑洞的事件地平线存在的一个强大标量场。至关重要的是这个标量场携带着有关于黑洞内部的信息,这将允许科学家来更多地了解关于黑洞不用钻入它们内部。

现在研究人员已经识别了如何给黑洞一些头发,他们接下来需要工作在这些结果的观察结果上。例如,未来的引力波观测可能揭示这些标量场在黑洞的碰撞中的微妙特征。

https://www.livescience.com/space/black-holes/twisty-gravity-may-make-black-holes-much-more-complicated-than-we-thought

 

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