Az új fekete lyukfotók segíthetnek megfejteni a gravitáció titkát

A gravitáció rejtett árnyalatai

Az új gravitációs elméleteknek rögtön akad egy kellemetlen problémájuk: az általános relativitáselmélet a világegyetem legkülönfélébb szintjein jól teljesít, ezért csak nagyon finom eltérésekben lehet esélyük – ezeket pedig alig tudjuk kimutatni. Jelenleg hiányzik a technológia, amellyel ezeket a parányi különbségeket észrevehetnénk, de ennek ellenére közelebb vagyunk hozzá, mint valaha. Már tervben van a következő generációs Event Horizon Telescope, sőt egy űrbéli távcső is szóba került, amely hasonló elveken működne. Sanghaj és a CERN fizikusaiból álló csapat éppen ezért nekiállt újra lemodellezni, hogy az új műszerek mennyire tudnának rávilágítani a gravitáció különböző elméleteinek jellemzőire fekete lyukak környezetében.

Gravitációs kísérletek a gyakorlatban

A fizikusok nem egy konkrét alternatívát választottak ki a sok közül, hanem egy olyan modellt alkalmaztak, amelyben szabadon lehet állítani néhány alapvető paramétert, ilyen például a Konoplya–Rezzolla–Zhidenko-metrika. A kutatók végül négy variációt vizsgáltak meg, amelyeket aztán összehasonlítottak az általános relativitáselmélet Kerr-metrikájával. A fekete lyuk eseményhorizontjánál zajló háromdimenziós szimulációk során számításba vették a beáramló anyagot, az ezek által létrehozott mágneses teret, illetve azokat a plazmanyalábokat is, amelyek ezekből keletkeznek.

Nehéz felfedezni a különbségeket

A modellek azt mutatták, amit az EHT eddig is láttatott: egy fényes, aszimmetrikus gyűrűt, amelynél az egyik oldal mindig sokkal ragyogóbb a fekete lyuk forgása miatt. Mégis, bár a különbségek szinte jelentéktelenek, léteznek: az egyik szélsőséges változat a legkisebb és legfényesebb gyűrűt eredményezi, míg egy másiknál kisebb lett a gyűrű világos és sötét oldala közötti kontraszt, és az anyagkilövellések is eltérő szélességűek lettek. Ennek ellenére a változatosság csak laboratóriumi körülmények között ilyen feltűnő – az igazi fekete lyukaknál ezek a különbségek annyira aprók, hogy a környezet természetes változásai (például mennyi anyag hullik bele éppen) még ezeket is felülmúlják.

Lépcsőfokok a gravitáció titkaihoz

Ebből adódóan a kutatók szerint jó eséllyel a következő generációs távcsövek képesek lesznek ezeket a különbségeket megragadni, de ehhez nagyon sok évnyi adatgyűjtés és új mérések (például polarizációs és spektrális térképek) szükségesek majd. Egy darabig tehát még nem lesznek a fekete lyukak határvidékei a gravitációs kísérletek laborjai, de összehangolt megfigyelésekkel lépésről lépésre közelebb kerülünk ehhez az álomhoz.

2025, adminboss, arstechnica.com alapján