Астрофизики из РУДН разработали более простой подход к описанию черных дыр
Исследователи предложили новый метод для упрощения вычислений наблюдаемых эффектов вблизи черных дыр, к которым неприменим математический аппарат классической Теории относительности Эйнштейна.
Результаты новой работы ученых из РУДН опубликованы в журнале Physical Review D. Согласно Общей теории относительности, движение любого массивного тела создает рябь в пространстве-времени — то есть гравитационные волны. Гравитационные волны впервые зарегистрировали в 2015 году, это эхо слияния массивных гравитационных объектов, таких как черные дыры (области пространства-времени, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может их покинуть).
Открытие гравитационных волн заставило ученых пересмотреть старые теории, объясняющие структуру и свойства черных дыр, и разработать новые. В некоторых случаях уравнения Эйнштейна оказались неверными. Для того чтобы осознать объем фундаментальных проблем, включая темную материю, темную энергию и квантовую гравитацию, было разработано несколько обобщенных теорий.
В ожидании, пока зарегистрируют новые гравитационные волны, теоретики анализировали существующие эффекты с точки зрения разных гравитационных теорий. Ученые сталкиваются со множеством проблем в этом вопросе, и сложность вычислений — одна из них, ведь для этого необходима обработка невероятных объемов данных и емких численных интеграций, в то время как свойства разных областей пространства-времени могут характеризоваться несколькими функциями. Черные дыры описаны «элегантными» уравнениями только в теории Эйнштейна — она, в свою очередь, самая простая и обладает симметричными свойствами (то есть решение для одной точки симметрично решению для другой и может быть определено автоматически). Однако описание черных дыр требует сложных уравнений, целых команд ученых и суперкомпьютеров.
Любое уравнение, описывающее объект или феномен, имеет несколько составляющих. Каждая из них отвечает определенному системному параметру и соединяется с основными, относительно стабильными характеристиками, такими как масса или заряд. Эти связи могут быть очень сложными, и специалисты стараются избегать их, разрабатывая предположения или выводя приблизительные значения. Так, ученые из РУДН показали, что решение некоторых «неэйнштейновских» теорий можно найти быстрее. Сравнив ожидаемые и наблюдаемые результаты, они обнаружили, что влияние некоторых составляющих, искажающих «элегантную» симметрию, настолько мало, что ими можно пренебречь. Подтвердить верность описания космического объекта этими упрощенными теориями можно просто — путем введения в уравнение ранней системы характеристик и вычисления его нынешних ожидаемых значений. После получения результата, описывающего его позицию, излучение и другие параметры, его необходимо сравнить с имеющимися данными. Если значения сходятся, упрощенное уравнение считается верным.
Астрофизики из РУДН также нашли способ решить еще одну задачу. Так, возможно, пока что не существует настоящей теории гравитации. В таком случае при описании черных дыр теоретикам приходится использовать уравнения, оперирующие параметрами каждой непосредственной теории. Они также требуют сложных вычислений, но новый подход может значительно упростить их.
«Результаты нашей работы могут быть полезны не только для изучения процессов в черных дырах, но и для проверки теоретических предсказаний и теории Эйнштейна в общем», — заключает Роман Конопля, один из авторов работы и научный сотрудник Учебно-научного института гравитации и космологии РУДН.
Законы, действующие в черных дырах, отличаются от того, что нам известно о классической и квантовой физике. Более того, до сих пор не известно, верно ли мы их понимаем. Изучение черных дыр поможет исследователям зарегистрировать универсальные модели и предсказать судьбу Вселенной.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии