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Friday, May 14, 2021

स्पिनिंग ब्लैक होल एक बाहरी और स्थैतिक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के तहत ख़राब हो सकता है

स्पिनिंग ब्लैक होल एक बाहरी और स्थैतिक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के तहत ख़राब हो सकता है

इस छवि में स्पिन एस और मास एम के साथ एक घूमने वाले ब्लैक होल को दर्शाया गया है जो बाहरी ज्वारीय क्षेत्र $ mathcal {E} _ {ij} $ से विकृत हो रहा है। क्रेडिट: ले टिएक एंड केसल्स।

भौतिकी समुदाय के बीच एक खुला प्रश्न यह है कि क्या ब्लैक होल को बाहरी गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा ख़राब रूप से विकृत किया जा सकता है। अगर यह सच होने की पुष्टि की जाती है, तो यह भौतिक विज्ञान के कई क्षेत्रों के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकता है, जिसमें मौलिक भौतिकी, खगोल भौतिकी और गुरुत्वाकर्षण-तरंग खगोल विज्ञान शामिल हैं।


ऑब्जर्वेटोइरे डी पेरिस- सीएनआरएस और सेंट्रो ब्रासीलीरो डी पेसिविकास फिसिकस (सीबीपीएफ) के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक बाहरी, स्थैतिक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के तहत ब्लैक होल की ज्वारीय विकृति की जांच के लिए एक अध्ययन किया। में प्रकाशित उनका पेपर शारीरिक समीक्षा पत्र, सुझाव देते हैं कि इस तरह के क्षेत्र के तहत, ब्लैक होल कताई आमतौर पर ख़राब हो सकती है।

“इस काम के लिए विचार आंशिक रूप से जनरल रिलेटिविटी एंड ग्रेविटेशन (GR22) पर 2019 में अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन के दौरान बातचीत के एक जोड़े से उत्पन्न हुआ,” मार्क कैसल्स ने अध्ययन करने वाले शोधकर्ताओं में से एक, Phys.org को बताया। “इन वार्ताओं के दौरान, वक्ताओं ने एक बाहरी गुरुत्वाकर्षण ज्वार क्षेत्र के कारण न्यूट्रॉन सितारों की विकृति पर चर्चा की। उन्होंने यह भी उल्लेख किया कि, न्यूट्रॉन सितारों के विपरीत, गैर-घूर्णन ब्लैक होल की स्थिर (ज्वारीय) विकृति शून्य के रूप में है। कई अध्ययनों से पता चला है। इस परिणाम ने तुरंत इस प्रश्न को भीख दे दी कि क्या (स्टैटिक) ज्वारीय विकृति घूर्णन ब्लैक होल भी शून्य है। “

एक स्थिर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के तहत ब्लैक होल को घुमाने की विकृति की जांच रोम के सपन्याजा विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने पहले ही कर दी थी। में 2015 में प्रकाशित एक पेपर, इन शोधकर्ताओं ने दिखाया कि जब स्टैटिक ज्वारीय क्षेत्र ब्लैक होल के रोटेशन के अक्ष के संबंध में सममित होता है, तो ब्लैक होल की विकृति शून्य होती है।

अपने अध्ययन में, कैसल्स और उनके सहयोगी अलेक्जेंड्रे ले टिएक ब्लैक होल को घुमाने की विकृति की जांच करना चाहते थे जब उन पर लगाया गया ज्वारीय क्षेत्र मनमाना हो (यानी, जरूरी नहीं कि सिक्सी-सिमिट्रिक)। यह एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण प्रश्न है, क्योंकि सभी खगोलीय ब्लैक होल को घूर्णन माना जाता है; इस प्रकार, कोई भी बाहरी ज्वारीय क्षेत्र आमतौर पर अक्षीय-सममित नहीं होगा।

“पिछले पत्रों ने हमें कुछ सुराग दिए कि किस तरीके का उपयोग करना है,” कैसल्स ने समझाया। “उनमें से एक विशिष्ट गणितीय तकनीक थी: तथाकथित बहुध्रुवीय सूचकांक को अस्थायी रूप से वास्तविक संख्याओं पर ले जाने, जबकि इसके भौतिक मूल्यों को विशुद्ध रूप से पूर्णांक संख्याओं (जैसे, 2, 3, 4, …) से माना जाता है।”

Casals और Le Tiec द्वारा उपयोग की जाने वाली गणितीय तकनीक का उपयोग बाहरी ज्वार क्षेत्र से एक ब्लैक होल के ज्वारीय विकृति को हटाने के लिए किया जा सकता है, जिसके कारण मल्टीपल इंडेक्स को भौतिक पूर्णांक संख्या बनाने के लिए सेट किया गया था। अपने फायदे के बावजूद, हालांकि, इस तकनीक को सीधे उन समीकरणों पर उपयोग करना मुश्किल है जो गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा संतुष्ट हैं।

“इसके बजाय, हमने इसे पहले एक और मात्रा में लागू किया, जिसमें गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के डेरिवेटिव शामिल हैं (यह अनिवार्य रूप से स्पेसटाइम की वक्रता को मापता है) और, महत्वपूर्ण रूप से, एक सरल समीकरण को संतुष्ट करता है जो इसमें व्युत्पन्न था। एस। टेउकोल्स्की द्वारा एक पिछला पेपर, “कैसल्स ने कहा।” इस मात्रा से, हम तब गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र प्राप्त कर सकते हैं। “

एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की माप इस बात पर निर्भर करती है कि समन्वय प्रणाली पर इसका ‘पर्यवेक्षक’ कौन है, या गणितीय संदर्भ में। इसलिए, एक अंतिम चरण के रूप में, कैसल्स और ले टाइक निर्मित मात्राएं जो पर्यवेक्षक (या निर्देशांक) से स्वतंत्र हैं, ताकि वे एक तरह से ब्लैक होल को घुमाने की ज्वारीय विकृति की पहचान कर सकें जो वास्तव में सार्थक था।

“इन पर्यवेक्षक-स्वतंत्र मात्रा तथाकथित गेरोच-हेन्सन गुणा के क्षण हैं, जो उन लेखकों के नाम पर हैं, जो उनके साथ आए थे (अर्थात्, 1970 में आरपी गेरोच और 1974 में आरओ हैनसेन),” कैसल्स ने कहा।

कुल मिलाकर, शोधकर्ताओं की इस टीम द्वारा की गई गणना दर्शाती है कि बाहरी और स्थैतिक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के तहत ब्लैक होल को उदारतापूर्वक ख़राब करना। यह परिणाम गैर-घूर्णन ब्लैक होल से संबंधित पिछले अध्ययन निष्कर्षों या एक अक्षीय-सममितीय ज्वारीय क्षेत्र के साथ ब्लैक होल को घुमाने के विपरीत है।

“हमने इस विरूपण की गणना स्पष्ट रूप से 2 के बराबर बहुध्रुवीय सूचकांक के साथ एक कमजोर ज्वारीय क्षेत्र के मामले में और छोटे ब्लैक होल रोटेशन के लिए की है,” कैसल्स ने कहा। “इसके अलावा, हमने इस ज्वारीय विकृति को पहले से ज्ञात प्रभाव से जोड़ा ज्वार की धार; ज्वारीय क्षेत्र के कारण ब्लैक होल के कोणीय गति में बदलाव। “

Casals और Le Tiec द्वारा एकत्र किए गए निष्कर्ष एक स्थिर ज्वारीय क्षेत्र के तहत काले छिद्रों की कताई की विकृति की जांच करने वाले अधिक अध्ययन का मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं। अपने पेपर में, शोधकर्ता इस संभावना पर भी अनुमान लगाते हैं कि लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस ऐन्टेना (LISA) मिशन द्वारा पता लगाए जाने वाले गुरुत्वाकर्षण तरंगों के भीतर इस तरह के एक ज्वार की विकृति देखी जा सकती है, जिसे 2034 के लिए योजनाबद्ध किया गया है।

“हमारे शोध को स्वाभाविक रूप से कई दिशाओं में बढ़ाया जा सकता है,” अलेक्जेंड्रे ले टिएक ने Phys.org को बताया। “हम, उदाहरण के लिए, ब्लैक होल के कताई की विकृति की जांच कर सकते हैं: (i) मल्टीपावर इंडेक्स के लिए 2 से अधिक; (ii) बड़े ब्लैक होल रोटेशन के लिए; या (iii) एक मजबूत ज्वारीय क्षेत्र के लिए। यह भी दिलचस्प होगा। ज्वारीय विकृति, ज्वारीय ताप और तथाकथित ब्लैक होल के घटना क्षितिज की गैर-चिपचिपाहट के बीच सटीक लिंक का पता लगाने के लिए झिल्ली प्रतिमान


रोमन स्पेस टेलीस्कोप में दुष्ट ब्लैक होल भी मिलेंगे


अधिक जानकारी:
प्यार में पड़ते हैं ब्लैक होल। शारीरिक समीक्षा पत्र(२०२१) है। DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.131102

न्यूट्रॉन सितारों के सापेक्ष ज्वारीय गुण। भौतिक समीक्षा डी(2009)। DOI: 10.1103 / PhysRevD.80.084035

एक कताई कॉम्पैक्ट वस्तु के ज्वार विकृति। फिजिकल रिवीव डी(२०१५) है। DOI: 10.1103 / PhysRevD.92.024010

एक घूर्णन ब्लैक होल का परित्याग। I. गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय और न्यूट्रिनो-क्षेत्र गड़बड़ी के लिए मौलिक समीकरण। एस्ट्रोफिजिकल जर्नल(1973)। DOI: 10.1086 / 152444

एक ब्लैक होल द्वारा द्रव्यमान और कोणीय गति का अवशोषण: गुरुत्वाकर्षण परिधि के लिए समय-डोमेन की औपचारिकताएं, और छोटे-छेद या धीमी गति के सन्निकटन। भौतिक समीक्षा डी(2004)। DOI: 10.1103 / PhysRevD.70.084044

ब्लैक होल: झिल्ली प्रतिमान। येल यूनिवर्सिटी प्रेस(1986)। ui.adsabs.harvard.edu/abs/1986… .book ….. टी / सार

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उद्धरण: स्पिनिंग ब्लैक होल एक बाहरी और स्थैतिक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र (2021, 4 मई) के तहत ख़राब हो सकता है, 4 मई 2021 से https://phys.org/news/2021-05-black-holes-deform-external-static.html

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