Wanneer een enorm astrofysisch object, zoals een bosonster of een zwart gat, draait, het kan ervoor zorgen dat de omringende ruimtetijd meedraait als gevolg van het slepen van frames. In een nieuwe krant natuurkundigen hebben aangetoond dat een deeltje met precies de juiste eigenschappen perfect stil kan staan ​​in een roterende ruimtetijd als het een "statische baan" inneemt - een ring van punten die zich op een kritische afstand van het centrum van de roterende ruimtetijd bevindt.

de fysici, Lucas G. Collodel, Burkhard Kleihaus, en Jutta Kunz, aan de Universiteit van Oldenburg in Duitsland, hebben een paper gepubliceerd waarin ze het bestaan ​​van statische banen in roterende ruimtetijden voorstellen in een recent nummer van Fysieke beoordelingsbrieven .

"Ons werk presenteert met extreme eenvoud een lang genegeerd kenmerk van bepaalde ruimtetijden die nogal contra-intuïtief is, "Collodel vertelde" Phys.org . "De algemene relativiteitstheorie bestaat nu iets meer dan honderd jaar en het blijft verbazen, en het onderzoeken van de manieren waarop verschillende distributies van energie de geometrie van ruimtetijd op een niet-triviale manier kunnen vervormen, is de sleutel tot een dieper begrip."

In hun krant de natuurkundigen identificeren twee criteria voor een deeltje om in rust te blijven ten opzichte van een statische waarnemer in een roterende ruimtetijd. Eerst, Het impulsmoment van het deeltje (eigenlijk zijn eigen rotatie) moet precies de juiste waarde hebben, zodat het de rotatie als gevolg van frameslepen perfect opheft. Tweede, het deeltje moet zich precies in de statische baan bevinden, een ring rond het centrum van de roterende ruimtetijd waarbij het deeltje niet naar het centrum wordt getrokken of weggeduwd.

Een belangrijk punt is dat niet alle astrofysische objecten met roterende ruimtetijden statische banen hebben, die in de toekomst onderzoekers kunnen helpen onderscheid te maken tussen verschillende soorten astrofysische objecten. Zoals de natuurkundigen uitleggen, om een ​​statische baan te hebben, metriek een roterende ruimtetijd (in feite de functie die ruimtetijden beschrijft in de algemene relativiteitstheorie) moet een lokaal minimum hebben, die overeenkomt met de kritische afstand waarop de statische baan zich bevindt. In zekere zin, een deeltje kan dan in rust "gevangen" worden in dit lokale minimum.

De natuurkundigen identificeren verschillende astrofysische objecten die statische banen hebben, inclusief bosonsterren (hypothetische sterren gemaakt van bosonische materie die, zoals zwarte gaten, enorme zwaartekracht hebben maar geen licht uitstralen), wormgaten, en harige zwarte gaten (zwarte gaten met unieke eigenschappen, zoals extra kosten). Anderzijds, Zwarte gaten van Kerr (waarvan wordt aangenomen dat het de meest voorkomende soort zwart gat is) hebben geen statistieken met lokale minima, en hebben dus geen statische banen. Dus bewijs voor een statische baan zou een manier kunnen zijn om onderscheid te maken tussen Kerr-zwarte gaten en enkele van de minder gebruikelijke objecten met statische banen.

Hoewel de natuurkundigen erkennen dat het onwaarschijnlijk is dat een deeltje met precies het juiste impulsmoment op precies de juiste plaats bestaat om in rust te blijven in een roterende ruimtetijd, het kan nog steeds mogelijk zijn om het bestaan ​​van statische banen te detecteren vanwege wat er in de buurt gebeurt. Van deeltjes die aanvankelijk in rust nabij de statische banen zijn, wordt voorspeld dat ze langzamer bewegen dan die zich verder weg bevinden. Dus zelfs als onderzoekers nooit een deeltje zien stilstaan, ze kunnen langzaam bewegende deeltjes in de buurt waarnemen, die het bestaan ​​van een nabijgelegen statische baan aangeeft.

"Door het bestaan ​​van de statische ring te erkennen, kunnen we beter inschatten wat we moeten plannen en verwachten van toekomstige waarnemingen, ' zei Collodel. 'Bijvoorbeeld, we kunnen de ring zoeken om mogelijke exotische objecten te identificeren, zoals de bosonster, of zelfs met vertrouwen verzekeren (bij het observeren van de ring) dat een AGN [actieve galactische kern] niet wordt aangedreven door een Kerr zwart gat. In de toekomst zijn we van plan te onderzoeken hoe de aanwezigheid van de ring accretieschijven kan beïnvloeden, die in dit stadium veel gemakkelijker te observeren zijn, en of het sommige objecten zou kunnen beschermen tegen invallende materie."

© 2018 Fys.org