Физик РУДН упростил теорию Эйнштейна-Лавлока для черных дыр

Физик РУДН упростил теорию Эйнштейна-Лавлока для черных дыр

При учете квантовых поправок черные дыры описываются теорией Эйнштейна-Лавлока с помощью уравнения, которое содержит бесконечное число слагаемых. Физик РУДН показал что геометрия черной дыры такой теории представима в компактной форме и только небольшое числом слагаемых достаточно для описания наблюдаемых величин. Это поможет исследователям изучать черные дыры в теориях с квантовыми поправками к уравнениям Эйнштейна.

Общая теория относительности Эйнштейна предсказала, что во Вселенной существуют объекты с настолько высокой плотностью, что они «притягивают» к себе даже свет — черные дыры. Существует множество математических моделей, которые описывают черные дыры, одна из них — уточнение общей теории относительности путем введения квантовых поправок, теория Эйнштейна-Лавлока. В ней черная дыра описывается с помощью суммы бесконечного числа слагаемых. Физик РУДН смог показать, что небольшого числа слагаемых достаточно, чтобы описать наблюдаемые эффекты вблизи черной дыры — остальные компоненты уравнения вносят ничтожно малый вклад, которым можно пренебречь. Это значительно упростит расчеты и поможет исследователям в изучении черных дыр в теориях с квантовыми поправками.

Теория Эйнштейна предполагает, что тяжелые объекты искривляют пространство-время — четырехмерную конструкции, которая включает в себя три пространственных измерения и одно временное. Лавлок в 1971 году обобщил эту теорию для любого количества измерений. Уравнение Эйнштейна-Лавлока — это бесконечная сумма: первые два слагаемых — это «обычное» эйнштейновское представление, а каждое последующее — все более детальное уточнение кривизны пространства-времени.

Каждое слагаемое в уравнении Эйнштейна-Лавлока умножается на число — так называемую константу связи. Физик РУДН показал, что, если ограничиваться положительными значениями констант связи, поправки высокой кривизны можно «отсекать». Дело в том, что для каждой константы связи можно выделить критическое значение — если константа его достигает, то черная дыра оказывается нестабильной, то есть не может существовать. Математически такое представление возможно, но физически — не имеет смысла. Чем больше слагаемых, тем меньше становится критическое значение для констант. Таким образом стабильность черной дыры — то есть возможность ее физического существования — можно использовать в качестве критерия «отсекания» ненужных слагаемых.

«С добавлением каждого слагаемого Лавлока критическое значение констант связи всегда будет уменьшаться. Это важное наблюдение, поскольку оно означает, что для оценки максимально возможной поправки к геометрии черной дыры, вызванного очередным слагаемым Лавлока, можно считать остальные слагаемые ничтожно малыми», — Роман Конопля, научный сотрудник Учебно-научного института гравитации и космологии РУДН.

Физики показали, что основные наблюдаемые величины — например, радиус тени черной дыры — практически не изменяются при включении поправок Лавлока дальше четвертого слагаемого. Эти данные будет полезны не только для изучения процессов в черных дырах, но и для проверки теоретических предсказаний связанных с возможными обобщениями теории Эйнштейна.

Работа опубликована в журнале Physics Letters B.

Новости
Все новости
Наука
29 ноября
Подтверждено существование других хронотипов помимо «сов» и «жаворонков»

Масштабное исследование, в котором приняли участие сотрудники медицинского интситута РУДН, расширили классификацию суточной активности человека до 6 типов. Результаты тестирования, в котором приняло участие более 2 тысяч человек, подтвердило, что наравне с «жаворонками» и «совами» существует еще четыре типа суточной активности.

Наука
26 ноября
Медик РУДН предложил новый подход к лечению синдрома сухого глаза

Медик РУДН исследовал механизмы, которые вызывают воспаление при синдроме сухого глаза, и предложил новую методику лечения. Комбинация двух препаратов, один из которых раньше никогда не применялся в офтальмологии, снимает воспаление и заживляет глаз без побочных эффектов.

Наука
24 ноября
Химики РУДН предложили, как исключить медь из реакций синтеза пирролов

Химики РУДН предложили безопасный подход к синтезу пирролов, необходимых для создания биологически активных соединений из простых и коммерчески доступных исходных материалов. Новый способ синтеза позволит в сотни раз снизить стоимость продуктов, в том числе некоторых лекарств.