黑洞都长得一样吗?跟爱因斯坦想得不太一样,黑洞可能有毛
科学家近年开始怀疑"无毛定理"是否完全正确,并认为黑洞可能"有毛"。
根据爱因斯坦的重力理论,黑洞只有三个特征:质量、角动量和电荷。如果黑洞的这三个特征都相同,那就不可能区分两个黑洞的差异。由于科学家几乎无法取得黑洞的其他信息,它也不存在立方体、椎体或其他凸起的形态,因此提出了"黑洞无毛定理"。
哈佛大学理论物理学家保罗‧切斯勒(PaulChesler)说:"在传统的广义相对论中,黑洞是完全相同的,因此我们看不出有何区别。"然而,科学家们已经开始怀疑"无毛定理"是否完全正确。2012年,当时在剑桥大学、现任职于多伦多大学的数学家史提方诺‧亚瑞塔奇斯(StefanosAretakis)提出,某些黑洞的事件视界可能比较不稳定,这种不稳定性使黑洞视界的某些区域比其他区域具有更强的引力,如此便能区分不同的黑洞。
但亚瑞塔奇斯的估计只适用在所谓的极值黑洞上-质量、角动量或电荷达到最大值的黑洞,而切斯勒指出据目前所知:"这些黑洞不可能存在,至少在自然界是如此。"
不过假如能找到一个接近但没有完全达到极值的黑洞呢?这样的黑洞理论上应该存在,那它能推翻无毛定理吗?
已经有研究证明了这种可能性,而且重力波探测器或许能观测到这种特征。麻州大学和罗得岛大学的物理学家、该论文的共同作者之一高拉夫‧康纳(GauravKhanna)说:"亚瑞塔奇斯基本上提出了视界可能留下一些信息,而我们的研究是找出探测黑洞『有毛』的可行办法。"
尤其是黑洞形成时或随后扰动的残留物(如落入黑洞的物质),可能会在接近极值黑洞的视界或附近产生不稳定的重力,康纳说:"我们估计在一般黑洞观测到的重力信号会跟极值黑洞不同。"
2019年观测到的超大质量黑洞,质量约为太阳的70亿倍。
普林斯顿高等研究院的天体物理学家莉亚‧梅德罗斯(LiaMedeiros)说,如果黑洞真的"有毛",那就会保留一些有关黑洞过去的信息,或许能解决已故物理学家斯蒂芬‧霍金(StephenHawking)提出的黑洞信息悖论。这个悖论是20世纪物理学两大支柱"广义相对论"与"量子力学"之间的根本冲突,梅德罗斯说:"如果能证明(信息悖论)的假设有错,那就可能破解这个悖论,而其中一个假设就是无毛定理。"
后果可能带来的影响非常广泛,梅德罗斯说:"如果我们能证明黑洞外的时空与我们所预期的不同,那我认为这会对广义相对论造成巨大的影响。"梅德罗斯在2020年10月份与其他科学家共同发表了一篇论文,探讨观测到的黑洞几何形状是否与预期的一致。
这篇新研究最令人注目的地方是它提供了一种方法,结合了黑洞的观测与基本物理学。探测黑洞的毛得以让科学家以前所未有的方式探索弦理论与量子力学的观点,梅德罗斯说:"弦理论和量子力学最大的问题很难验证这些观点。所以,如果你能从遥远的地方取得测试数据,那就太棒了。"
大麦哲伦星系前方的黑洞模拟图
然而,现实中还存在着许多阻碍,例如目前还无法确定是否真的存在接近极值的黑洞,目前模拟出最接近的结果距离黑洞极值还有30%。即使真的存在,也不清楚重力波探测器是否够灵敏能捕捉到视界的不稳定性。最重要的是,黑洞的毛被认为非常短暂,持续时间可能不到一秒。
但这项研究从理论的角度来看似乎还算合理,切斯勒说:"我认为科学界没有人会质疑这点,这不是凭空乱猜的。爱因斯坦的理论如此复杂,以至于我们每年都还会有新的发现。"
接下来是从重力波探测器找出有用的信号,伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校的天体物理学家海薇‧薇媞(HelviWitek)说:"我们现在应该根据这项研究来计算重力波的频率,并了解我们该如何观测与识别,然后找出具有代表性意义的实质数据。"
我们有很多理由这么做,虽然现实上要证明这项研究正确无误的机会很渺茫,但如果真的有所发现,那不仅挑战了爱因斯坦的广义相对论,还能证明接近极值黑洞的存在,康纳说:"我们很想知道自然界是否允许这种怪物存在,它会对我们的领域带来非常显著的影响。"
人类消失后地球会变成什么样?30年房屋倒塌,100万年痕迹全无?地球对人类至关重要虽然科学家一直在研究星际移民但是到目前都没有取得比较突破性的结果所以至今为止人类还是无法离开地球的人类暂时无法脱离地球进行生活那么地球上没有了人类会变成什么样呢假
天问一号成功着陆,中国航天实力是否已赶超美国?中国自主建设的火星探测器天问一号已成功着陆于火星乌托邦平原南部区域,这是中国首次实地接触火星,在火星这片宽阔的土地上留下了中国人的足迹,也成为了世界上着陆火星地表的国家之一。对中国
秩序是宇宙存在的规则晴朗的天空里,躺在一望无垠的大草原的夜空下,望着太空中浩渺如沙像无数灯火的星系团和星云,你可知它距离我们,从几光年到几百光年不等,一光年相当于9461万公里你能看到的它们的数量,是
科普祝融号这几天到底忙什么,为什么传个图还这么慢IT之家5月19日消息国家航天局发布我国首次火星探测天问一号任务探测器着陆过程两器分离和落火影像。在万千网友的欢呼声中,官方以祝融号火星车的身份向大家讲述了这几天来我的经历,并向网
月球为什么再次吸人各大国注意阿波罗计划后,再也没人去注意月球。近几年为什么又兴起月球探测计划呢?其实有两个重要原因。第一,月球是一个不落的空天战舰,它的战略位置异常重要。这个不多解释,军迷们都知道,由地球发射
1978年,苏联核动力卫星坠落加拿大,核燃料等于3颗原子弹1978年1月,美国总统向全世界发出公告苏联核动力卫星宇宙954出现异常,可能坠落地球。要知道这颗卫星上可是携带100斤的核燃料,足以制作3颗原子弹了。怪物宇宙954诞生冷战期间,
三体问题的多种解决方案1687年,艾萨克牛顿发表了他的原理,其中包含了运动和引力方程,它将我们看似飘忽不定的宇宙变成了一个可预测的机器。鉴于太阳系天体的当前位置和速度,牛顿方程原则上可用于计算它们的过去
地学奇观世界殊,人文科普相辉映!泰山世界地质公园扩园再申报顺利通过近日,记者从泰山景区了解到,2月1821日在巴黎联合国教科文组织总部召开的国际地球科学计划(IGCP)理事会会议通过了联合国教科文组织世界地质公园理事会提交的报告,泰山世界地质公园
在量子的世界里,量子可以做什么生意?更多的好处量子技术可以制造出精确定位地下管道的先进重力传感器。图片来源iStocknightman1965引言在量子技术的新时代背景下,詹姆斯麦肯齐(JamesMckenzie)预
世界首张恐龙彩照写真在大连生成来源光明日报日前,在大连星海古生物化石博物馆,世界首张恐龙彩照写真生成。使用的照相机是当前世界最先进的微聚焦荧光光谱仪M6JETSTREAMXRF,拍摄对象是世界上仅此一枚的滕氏嘉
恐龙灭绝另有原因?新研究表明德干地盾火山喷发或是真因撰文MICHAELGRESHKO就像图中描绘的一样,黎明时分,一群笼罩在薄雾中的蒙古龙栉龙聚集在一起。6600万年前,非鸟类恐龙在一场大灾难中灭绝,这场灾难的罪魁祸首可能是一颗小行