Quando un oggetto astrofisico massiccio, come una stella del bosone o un buco nero, ruota, può causare lo spazio-tempo circostante a ruotare insieme a esso a causa dell'effetto del trascinamento del frame. In un nuovo articolo, i fisici hanno dimostrato che una particella con le giuste proprietà può stare perfettamente immobile in uno spazio-tempo rotante se occupa una "orbita statica", un anello di punti situato a una distanza critica dal centro dello spazio-tempo rotante.
I fisici, Lucas G. Collodel, Burkhard Kleihaus e Jutta Kunz, dell'Università di Oldenburg in Germania, hanno pubblicato un articolo in cui propongono l'esistenza di orbite statiche in spazi di rotazione rotanti in un recente numero di Physical Review Letters .
"Il nostro lavoro presenta con estrema semplicità una caratteristica a lungo ignorata di alcuni spazi che è piuttosto controintuitiva", ha detto Collodel a Phys.org . "La relatività generale è in circolazione da poco più di cento anni e non smette mai di stupire, ed esplorare il modo in cui le diverse distribuzioni di energia possono deformare la geometria dello spaziotempo in modo non banale è la chiave per una comprensione più profonda. "
Nel loro articolo, i fisici identificano due criteri per cui una particella deve rimanere a riposo rispetto a un osservatore statico in uno spazio-tempo rotante. Primo, il momento angolare della particella (fondamentalmente la sua stessa rotazione) deve avere il giusto valore in modo che annulli perfettamente la rotazione a causa del trascinamento del frame. Secondo, la particella deve essere localizzata precisamente nell'orbita statica, un anello attorno al centro dello spazio-tempo rotante in cui la particella non viene né tirata verso il centro né spinta via.
Un punto chiave è che non tutti gli oggetti astrofisici con spazi rotanti hanno orbite statiche, che in futuro potrebbero aiutare i ricercatori a distinguere tra diversi tipi di oggetti astrofisici. Come spiegano i fisici, per avere un'orbita statica, una metrica dello spaziotempo rotante (fondamentalmente la funzione che descrive gli spazi in termini di relatività generale) deve avere un minimo locale, che corrisponde alla distanza critica alla quale si trova l'orbita statica. In un certo senso, una particella può quindi essere "intrappolata" a riposo in questo minimo locale.
I fisici identificano diversi oggetti astrofisici che hanno orbite statiche, comprese le stelle del bosone (stelle ipotetiche fatte di materia bosonica che, come i buchi neri , hanno un'immensa gravità ma non emettono luce), wormhole e buchi neri pelosi (buchi neri con proprietà uniche, come ad un costo aggiuntivo). D'altra parte, i buchi neri di Kerr (che si pensa siano il tipo più comune di buco nero) non hanno metriche con minimi locali e quindi non hanno orbite statiche. Quindi la prova di un'orbita statica potrebbe fornire un modo per distinguere tra i buchi neri di Kerr e alcuni degli oggetti meno comuni con orbite statiche.
Mentre i fisici riconoscono che è improbabile aspettarsi che una particella con il giusto momento angolare esista proprio nel posto giusto per rimanere a riposo in uno spazio-tempo rotante, potrebbe essere ancora possibile rilevare l'esistenza di orbite statiche dovute a cosa succede nelle vicinanze. Si prevede che le particelle inizialmente a riposo vicino alle orbite statiche si muovano più lentamente di quelle situate più lontano. Quindi, anche se i ricercatori non osservano mai una particella immobile, possono osservare particelle che si muovono lentamente nelle vicinanze, a indicare l'esistenza di un'orbita statica nelle vicinanze.
"Riconoscere l'esistenza dell'anello statico ci aiuta a capire meglio cosa pianificare e aspettarci dalle osservazioni future", ha detto Collodel. "Ad esempio, possiamo cercare l'anello per identificare possibili oggetti esotici, come la stella del bosone, o anche assicurare con sicurezza (osservando l'anello) che un AGN [nucleo galattico attivo] non è alimentato da un Kerr nero In futuro prevediamo di indagare su come la presenza dell'anello potrebbe influenzare i dischi di accrescimento, che in questa fase sono molto più facili da osservare e se potrebbe proteggere alcuni oggetti dalla materia in caduta. "
Esplora ulteriormente: buchi neri, spaziotempo curvo e calcolo quantistico
Ulteriori informazioni: Lucas G. Collodel, Burkhard Kleihaus e Jutta Kunz. "Orbite statiche in spazi di rotazione rotanti". Lettere di revisione fisica . DOI: 10.1103 / PhysRevLett.120.201103
Anche su arXiv: 1711.05191 [gr-qc]
Riferimento alla rivista: Physical Review Letters
Read more at: https://translate.googleusercontent.com/translate_c#jCp
Nessun commento:
Posta un commento