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科技日報記者?劉霞
德國慕尼黑大學和馬克斯·普朗克物理研究所的科學家在最新一期《物理評論快報》上發表論文稱,他們的最新研究表明,黑洞理論上應該能夠擁有漩渦結構。這項研究為觀察新型物質,包括微荷暗物質開辟了新的途徑,也有助解釋宇宙中活動星系核產生的極強磁場。
擁有多個漩渦的黑洞(示意圖),彩色表示漩渦方向,黑色代表磁力線。圖片來源:物理學家組織網?
黑洞是擁有極強引力的天體,即使光線也無法從中逃逸。2015年,科學家們首次對黑洞進行了直接觀測,從那時起進行了無數理論和實驗研究,旨在更好地理解這些迷人的宇宙物體。
本研究負責人之一弗洛朗·庫內爾說:“最近,研究人員以引力子的玻色—愛因斯坦凝聚體的形式,引入了新的黑洞量子框架。此前,科學家們一直沒有在這個框架內徹底研究旋轉黑洞,但其實它們可能不僅存在,而且是規則而非例外。”
在最新研究中,庫內爾及其同事根據現有物理理論,特別是最近引入的基于玻色—愛因斯坦引力子凝聚體的黑洞量子模型進行了幾次計算,在量子水平上研究旋轉黑洞,以確定它們是否允許漩渦結構。
庫內爾說:“由于科學家們已經在實驗室深入研究了旋轉的玻色—愛因斯坦凝聚體,我們知道,如果旋轉得足夠快,它們會允許出現漩渦結構,因此我們在旋轉的黑洞模型中尋找這些結構,并確實找到了它們。”
研究表明,具有極端自旋的黑洞可以被描述為擁有渦旋的引力子凝聚體。此外,在存在移動電荷的情況下,黑洞的整體渦流捕獲了規范場的磁通量,這將導致可以通過實驗觀察到的特征輻射,為觀察新型物質,包括微荷暗物質開辟了新的途徑。
庫內爾指出:“此前,黑洞有質量、自旋和電荷3個實體表征,但我們的最新研究表明,還需要添加漩渦這個全新特征。黑洞的漩渦結構可以解釋宇宙中活動星系核產生的極強磁場。此外,它們可能是幾乎所有已知銀河磁場的根源。”