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并非所有理论都能解释Gargantuan黑洞M87 *

这位画家的印象描绘了一个快速旋转的超大质量黑洞,周围环绕着吸积盘。 这种旋转的材料薄盘由被黑洞的潮汐力撕裂的太阳状恒星的残余物组成。 黑洞已被命名,这表明了这个非凡存在的解剖。 信用:ESO

法兰克福歌德大学和Event Horizo​​n Telescope Collaboration的科学家使用产生第一张图像的数据 黑洞 限制其基本属性。

法兰克福歌德大学的理论物理学家对M87 *黑洞的数据进行了分析,这是事件地平线望远镜(EHT)合作的一部分,目的是检验阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论。 根据测试,M87 *阴影的大小与广义相对论中的黑洞极为吻合,但在其他理论中,它对黑洞的性质造成了限制。 EHT合作在2019年发布了M87星系中心黑洞的第一张图像。

正如德国天文学家卡尔·施瓦茨希尔德(Karl Schwarzschild)首次指出的那样,黑洞由于其异常的质量集中而使时空达到了极限,并且附近的热物质开始发光。 新西兰物理学家罗伊·克尔(Roy Kerr)表明,旋转可以改变黑洞的大小及其周围的几何形状。 黑洞的“边缘”被称为事件视界,它是质量集中周围的边界,光和物质无法逃逸出来,从而使黑洞“变黑”。 该理论预测,黑洞可以通过少量属性来描述:质量,旋转和各种潜在电荷。

不同引力理论的事件视界大小

所有这些黑洞都投射出暗影,这些暗影在大小上可以彼此区分,但只有灰色范围的暗影与M87 *的2017 EHT测量值相对应,并且在此图像中,阴影在底部的红色表示得太小成为可行的模型。适用于M87 *。 图片来源:Prashant Kocherlakota,Luciano Rizzola(法兰克福歌德大学和EHT合作/电影电影《 Fiks Film 2021》)

除了爱因斯坦的广义相对论所预言的黑洞外,人们还可以考虑这些模型是受弦理论启发的,弦理论将物质和所有粒子描述为小而振动的弦的模式。 受弦启发的黑洞理论预测了描述基本物理学的新领域,从而导致黑洞大小及其附近曲率的显着变化。

法兰克福歌德大学理论物理研究所的物理学家Prashant Kocherlakota博士和Luciano Rizzola教授首次研究不同的理论如何与Messe 87星系中心的M87 *黑洞的观测数据相匹配。 M87 *的图像,于2019年与国际合作事件地平线望远镜(EHT)拍摄,这是测量后黑洞实际存在的第一个实验证据 引力波 在2015年。

这些研究的结果:M87 *的数据与基于爱因斯坦的理论非常吻合,并且在一定程度上与基于序列的理论相吻合。 Prashant Kocherlakota博士解释说:“借助EHT合作记录的数据,我们现在可以使用黑洞图像测试不同的物理理论。目前,当描述M87 *的阴影尺寸时,我们不能拒绝这些理论,但是我们的计算限制了这些黑洞模型的有效范围。”

卢西亚诺·里佐拉(Luciano Rizzola)教授说:“对我们理论物理学家来说,黑洞的想法既是关注和启发的源泉。尽管我们仍在为黑洞的某些后果而苦苦挣扎-例如事件视界或奇异性-我们似乎总是渴望找到黑洞的新解决方案在其他理论中,因此获得诸如我们的结果(确定什么是合理的,什么是不合理的)的结果非常重要,这是重要的第一步,也是我们的局限性将通过新的观察得到改善。”

在“事件地平线望远镜”合作中,来自世界各地的望远镜被链接在一起,形成了一个假想的巨型望远镜,其盘面大小相当于地球本身。 得益于这款望远镜的精确性,可以在柏林的一家街头咖啡馆阅读纽约的报纸。

参考:“使用2017年EHT对M87的黑洞电荷的限制*”发表者Prashant Kocherlakota等人。 (EHT Collaboration),2021年5月20日, 身体检查d
DOI:10.1103 / PhysRevD.103.104047

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