天体物理学には次のような格言があります。ブラックホールには毛がない「つまり、一般理論では、 相対性理論ブラックホールは非常に流線型の天体です。 ブラック ホールを説明するために必要なのは、その質量、電荷、および回転速度だけです。 これら 3 つの数字だけで、ブラック ホールについて知ることができるすべてがわかります。 言い換えれば、彼らはハゲており、追加の情報を持っていません。
ブラックホールのこの側面は、これらの巨大な宇宙がどのように機能するかを必死に理解したい天体物理学者にとって非常にイライラさせられます。 しかし、ブラックホールには「毛」がないため、ブラックホールとその動きの原因について詳しく知る方法はありません。 残念ながら、ブラックホールは依然として宇宙で最も不可解で謎に満ちた天体の一部です。
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しかし、「毛のない」ブラック ホールの概念は、彼が最初に定式化した一般相対性理論の現在の理解に基づいています。 アルバート・アインシュタイン。 この相対論的な図は、時空の湾曲に焦点を当てています。 質量またはエネルギーを持つ実体は、その周囲で時空が湾曲しており、この曲率がそれらの実体にどのように移動するかを指示します。
しかし、これが相対性理論を構築する唯一の方法ではありません。 まったく異なるアプローチでは、時空の湾曲ではなく「歪み」に焦点を当てます。 この図では、質量またはエネルギーを持つ実体はそれ自体の周囲で時空を歪め、この歪めが他の物体に動き方を指示します。
1 つは曲率に基づいたアプローチ、もう 1 つはねじれに基づいた 2 つのアプローチは数学的に同等です。 しかし、曲率ベースの言語を最初に開発したのはアインシュタインであったため、より広く使用されています。 ねじりアプローチは、平行線を数学的に使用するため「平行」重力として知られており、曲率アプローチでは明らかではない興味深い理論的洞察を得る余地を大いに提供します。
たとえば、理論物理学者のチームは最近、平行次元の重力がブラック ホールの毛の問題にどのように対処できるかを発見しました。 彼らは、プレプリント データベースに掲載された論文で自分たちの研究について詳しく説明しています。 arXiv 7月に。 (この研究はまだ査読されていません。)
研究チームは、すべての空間と時間に存在する量子オブジェクト、いわゆるスカラー場を使用して、一般相対性理論の拡張の可能性を検討しました。 スカラー場の有名な例の 1 つは次のとおりです。 ヒッグス粒子、多くの粒子に質量を与える役割を果たします。 重力の仕組みを微妙に変える追加のスカラー場が宇宙に存在する可能性があり、物理学者は、次のような宇宙の謎の性質を説明する試みにこれらのスカラー場を長い間使用してきました。 暗黒物質 そして ダークエネルギー。
規則的な曲率に基づく一般相対性理論では、スカラー場を追加する方法はいくつかしかありません。 しかし、遠隔平行重力では、多くの選択肢があります。 研究チームは、並列処理フレームワークを使用して一般相対性理論にスカラー場を追加する方法を発見しました。 次に、彼らはこのアプローチを使用して、目に見えないこれらのスカラー フィールドがブラック ホールの近くに現れるかどうかを調査しました。
最終結果: 一般相対性理論にスカラー場が追加され、平行レンズを通して探索すると、ブラック ホールに詩が与えられました。
この場合の「毛」とは、ブラック ホールの事象の地平線近くに存在する強力なスカラー場のことです。 最も重要なことは、このスカラー場にはその中のブラック ホールに関する情報が含まれており、科学者がブラック ホールの中に飛び込むことなくブラック ホールについてさらに理解できるようになります。
研究者らはブラックホールに毛を与える方法を決定したので、次はこれらの発見の観測上の意味に取り組む必要がある。 たとえば、将来の重力波観測では、ブラック ホール衝突におけるこれらのスカラー場の微妙な痕跡が明らかになる可能性があります。
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