МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧЕРНЫХ ДЫР С ПОМОЩЬЮ МЕРЦАЮЩЕГО СВЕТА: НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
Совсем недавно я писал о неклассических моделях черных дыр, в частности о модели Хайуорда. Эта модель, предложенная в 2006 году, представляет собой один из подходов к описанию черных дыр без особых сингулярностей. Среди различных ее вариаций можно выделить вращающуюся модель, аналогичную метрике Керра, используемой для изучения сверхмассивных черных дыр, которые мы наблюдали напрямую. Это поднимает интересный вопрос: что произойдет, если использовать вращающуюся модель Хайуорда вместо традиционной модели Керра? Недавние исследования дают ответ на этот вопрос.
МОДЕЛИ ХАЙУОРДА И ШВАРЦШИЛЬДА: СХОДСТВО И ОТЛИЧИЯ
С точки зрения внешнего вида, метрики черных дыр Хайуорда практически идентичны метрикам Шварцшильда. Оба решения являются следствием уравнений поля Эйнштейна. Единственное отличие заключается в том, что решения Хайуорда накладывают дополнительное ограничение на отсутствие сингулярности, что устраняет некоторые проблемы, связанные с сингулярностями и горизонтом событий. Для внешних областей, которые мы можем наблюдать, эти две модели схожи до такой степени, что использование одной из них может показаться бессмысленным. Однако последние исследования показывают, что модель Хайуорда может иметь свои преимущества.
МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕРЦАНИЕ СВЕТА
Исследование началось с вращающейся метрики Хайуорда, к которой была добавлена статистическая симуляция случайного плазменного поля. Это аналогично тому, как аниматоры в фильмах и видеоиграх используют симулированное мерцание для имитации водных волн, вместо того чтобы рассчитывать реальные динамические параметры жидкости. В результате получилась модель, похожая на реальность, но более простая для вычислений. В данном случае команда изучила мерцание света, излучаемого аккреционным диском возле черной дыры.
Для стандартных моделей черных дыр этот подход в основном не дает ощутимых результатов. Случайные мерцания просто смешиваются и размываются до такой степени, что они становятся практически бесполезными для изучения динамики сверхмассивных черных дыр. Однако авторы исследования выяснили, что это не так для моделей Хайуорда. Благодаря отсутствию сингулярности, модели Хайуорда обладают небольшой динамикой, и случайные мерцания взаимодействуют с ней.
ПРИМЕР СУПЕРМассивНОЙ ЧЕРНОЙ ДЫРЫ M87*
Одним из примеров, который мы наблюдали с помощью сверхмассивной черной дыры M87*, является внезапное смещение магнитного поля ее аккреционного диска. Мы до сих пор не понимаем, как это происходит, и компьютерные симуляции с использованием стандартной метрики крайне чувствительны к начальным условиям. Однако в модели Хайуорда смещение магнитного поля возникает естественным образом. Иными словами, этот новый подход позволяет лучше симулировать то, что мы наблюдаем.
Важно подчеркнуть, что хотя этот новый подход не затрагивает основную физику, стоящую за смещениями магнитного поля, это не является проблемой. Подобно тому, как мы можем моделировать трение без учета атомных взаимодействий между двумя поверхностями, этот новый метод может помочь нам понять общую динамику черных дыр.
Таким образом, оказывается, что неклассические модели черных дыр все-таки имеют свое значение. Эти новые перспективы открывают дополнительные возможности для изучения черных дыр и их свойств, позволяя лучше понять их сложное поведение в универсуме.
