Sinds ze voor het eerst werden waargenomen in 2015, hebben zwaartekrachtgolven wetenschappers in staat gesteld grote aantallen voorheen onzichtbare zwarte gaten te detecteren en enkele van de bulkeigenschappen van de objecten uit te werken, zoals hun massa's en afstanden tot de aarde. Maar een paar natuurkundigen in het VK denkt dat het veel beter moet kunnen. De onderzoekers betogen in een nieuw artikel dat zwaartekrachtgolven ons in enig detail kunnen vertellen over hoe zwarte gaten objecten opslokken terwijl ze groeien - en daarmee helpen bij het oplossen van de informatieparadox die wordt veroorzaakt door Hawking-straling.
Zwarte gaten staan erom bekend elk object te verslinden dat hun waarnemingshorizon kruist. Tegelijkertijd wordt aangenomen dat ze voortdurend energie naar de ruimte lekken in de vorm van Hawking straling. Deze emissie, voorgesteld door Stephen Hawking in 1974, is straling van een zwart lichaam die ervoor zorgt dat een zwart gat krimpt en uiteindelijk verdwijnt. Het enige niet-willekeurige kenmerk van deze lekkende fotonen is hun energie, die wordt bepaald door de massa van het zwarte gat. Deze emissie leidt tot een paradox - dat het zwarte gat alle informatie verliest die het ooit bevatte over de objecten die het vastlegde, wat in tegenspraak is met de niet-vernietiging van informatie zoals bepaald door de kwantummechanica.
Natuurkundigen hebben talloze mogelijke oplossingen voor deze puzzel naar voren gebracht, de meeste met een subtiele codering van informatie binnen Hawking-straling. Maar Lodewijk Hamaide en Theo Torres van King's College London denken dat zwaartekrachtgolven een meer natuurlijke uitweg kunnen bieden. Ze hebben ontdekt dat bijna alle informatie over elk object dat in een zwart gat wordt gezogen, kan worden teruggehaald door de zwaartekrachtstraling te meten die wordt afgegeven wanneer dat object in de vergetelheid verdwijnt.
Tot nu toe zijn zwaartekrachtsgolven van zwarte gaten gedetecteerd door de LIGO-Virgo-observatoria. Dit zijn laserinterferometers ter grootte van een kilometer die signalen detecteren die worden uitgezonden door paren zwarte gaten terwijl ze op elkaar in spiraliseren en vervolgens samenvloeien. Deze zwarte gaten zijn zo massief dat hun zwaartekrachtstraling sterk genoeg is om detecteerbaar te blijven nadat ze zich miljoenen lichtjaren naar de aarde hebben voortgeplant.
Invallend object
In hun nieuwe onderzoek kijken Hamaide en Torres in plaats daarvan naar de straling die wordt afgegeven door zeer kleine objecten die in de zwarte gaten van Schwarzschild vallen – dit zijn zwarte gaten die niet ronddraaien en geen elektrische lading hebben. De berekeningen van het duo maken gebruik van de perturbatietheorie, die in wezen een correctie is van de eigenschappen van een zwart gat door het invallende object. Deze aanpak levert een exacte, analytische uitdrukking op voor de uitgezonden straling - in tegenstelling tot de numerieke simulaties en curve-aanpassing die nodig zijn om het gedrag van twee lichamen met vergelijkbare massa's uit te werken.
Bij het doornemen van de vergelijkingen ontdekten de onderzoekers dat de handtekening die een invallend object achterlaat verrassend eenvoudig is. Terwijl de massa van het zwarte gat gekoppeld is aan de frequentie van de zwaartekrachtgolven, wordt de massa van het gevangen object in plaats daarvan gecodeerd in de amplitude van de golven. De timing van de opname wordt onthuld door de fase van de straling, terwijl het traject kan worden uitgewerkt door de emissie vanuit meerdere gezichtspunten te observeren.
Hamaide beweert dat deze gegevens veel gemakkelijker te verzamelen en te interpreteren zouden zijn dan de "zeer verspreide" informatie die misschien kan worden verkregen met Hawking-straling. "We zien dat de informatie in hele mooie pakketjes komt", voegt hij eraan toe.
Andere onderzoekers zijn echter sceptisch over het nut van deze zwaartekrachtgolfsignaturen. Robert Mann van de Universiteit van Waterloo in Canada betoogt dat het niet gaat om informatie over objecten die in een zwart gat vallen als het eenmaal gevormd is, maar om kennis over wat het zwarte gat in de eerste plaats heeft gecreëerd. Hij zegt ook dat de auteurs terecht zeggen dat een zwart gat "in wezen een open kwantumsysteem" is, maar merkt op dat ze heel weinig kwantum- of zelfs semi-klassieke analyses uitvoeren.
Quantum tekort
Hamaide en Torres erkennen dat de handtekeningen volledig klassiek zijn, terwijl de volledige beschrijving van het object kwantummechanisch zou zijn - in de vorm van zijn golffunctie. Ze berekenen dat de klassieke informatie goed zou zijn voor ruim 99.9% van het totaal, maar wijzen erop dat slechts 100% voldoende is om de informatieparadox volledig op te lossen. Met andere woorden, zeggen ze, hoe nauwkeurig de metingen ook zijn, hun analyse zal nooit alle informatie van een zwart gat herstellen.
Eigenlijk, Vitor Cardoso van de Universiteit van Lissabon in Portugal en het Niels Bohr Instituut in Kopenhagen stelt dat het niet mogelijk zou zijn om de klassieke informatie in alle gevallen te meten - gezien het feit dat materie die samenvalt met volledige sferische symmetrie geen zwaartekrachtgolven zou genereren. Cardoso betwijfelt ook of er praktische metingen kunnen worden gedaan - gezien wat volgens hem de behoefte zou zijn aan meerdere, oneindig gevoelige detectoren rond de bron.
Jorge Pullin van de Louisiana State University in de VS is ook sceptisch over het praktische nut van het nieuwste werk, terwijl hij de auteurs prijst voor "interessante punten over het ophalen van informatie". Hij merkt op dat de huidige waarnemingen van zwaartekrachtgolven moeite hebben om de massa en spin van de botsende objecten (inclusief het teken van de laatste) op te lossen. "Dit zal in de nabije toekomst waarschijnlijk niet al te veel veranderen", voegt hij eraan toe.
Hamaide erkent dat de kleine signalen van het pertubatieve systeem dat ze hebben overwogen niet konden worden opgepikt door een bestaande of geplande detector. Toch stelt hij dat er één aspect van hun werk is dat troost zou moeten bieden aan de hedendaagse astrofysici. Dit is het feit dat het de theoretische mogelijkheid uitsluit (bekend als degeneratie) dat naarmate zwaartekrachtgolfdetectoren gevoeliger worden, het moeilijker (niet minder) wordt om specifieke waarden voor de massa's van zwarte gaten en andere eigenschappen in te schatten. "Dat zal niet gebeuren", zegt hij.
Het onderzoek is beschreven in Klassiek en kwantumzwaartekracht.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- Bron: https://physicsworld.com/a/gravitational-waves-could-reveal-hidden-histories-of-black-holes/
- :is
- $UP
- a
- Over
- AC
- Account
- accuraat
- erkennen
- Voegt
- Na
- Alles
- analyse
- Analytisch
- en
- Nog een
- nadering
- ZIJN
- argumenteren
- Argumenten
- artistiek
- AS
- verschijning
- At
- auteurs
- BE
- worden
- wezen
- Betere
- Zwart
- Zwart Gat
- zwarte gaten
- bracht
- by
- berekenen
- berekeningen
- CAN
- Canada
- vangen
- dragen
- gevallen
- oorzaken
- verandering
- lading
- samensmelten
- verzamelen
- College
- comfort
- komst
- compleet
- compleet
- Overwegen
- beschouwd
- doorlopend
- contrast
- kon
- aangemaakt
- Actueel
- curve
- gegevens
- beschreven
- beschrijving
- detail
- gedetecteerd
- vastbesloten
- moeilijk
- verdwijnen
- doen
- twijfels
- aarde
- gemakkelijker
- emissie
- ingeschakeld
- energie-niveau
- genoeg
- geheel
- vergelijkingen
- in wezen
- Zelfs
- Event
- uiteindelijk
- bestaand
- Exploiteren
- Vallend
- beroemd
- Kenmerk
- Voornaam*
- fitting
- Voor
- formulier
- gevormd
- Naar voren
- gevonden
- Frequentie
- oppompen van
- toekomst
- voortbrengen
- gegeven
- zwaartekracht
- Zwaartekrachtgolven
- Groeien
- gebeuren
- Hebben
- hulp
- verborgen
- Gat
- Gaten
- Home
- Horizons
- Hoe
- HTTPS
- beeld
- in
- Anders
- Inclusief
- informatie
- verkrijgen in plaats daarvan
- Instituut
- kwestie
- IT
- HAAR
- jpg
- kennis
- bekend
- Groot
- laser
- laatste
- Leads
- lekken
- Waarschijnlijk
- Lissabon
- Elke kleine stap levert grote resultaten op!
- London
- verliezen
- Louisiana
- gemaakt
- onderhoudt
- maken
- Massa
- massa
- massief
- Materie
- Zaken
- max-width
- maatregel
- maten
- het meten van
- mechanica
- miljoenen
- meer
- meest
- meervoudig
- Naturel
- Nabij
- Noodzaak
- New
- Opmerkingen
- nummers
- vele
- object
- objecten
- of
- bieden
- on
- EEN
- open
- Overige
- pakketten
- paren
- Papier
- Paradox
- misschien
- fase
- Fotonen
- PHP
- uitgekozen
- plaats
- gepland
- Plato
- Plato gegevensintelligentie
- PlatoData
- punt
- punten
- Portugal
- mogelijkheid
- mogelijk
- PRAKTISCH
- die eerder
- vastgoed
- voorgestelde
- zetten
- puzzel
- Quantum
- Kwantummechanica
- Herstellen
- blijven
- onderzoek
- Onderzoek wijst uit
- onderzoekers
- oplossen
- onthullen
- Revealed
- reglement
- dezelfde
- zegt
- wetenschappers
- te zien
- gevoelig
- moet
- teken
- signalen
- handtekeningen
- gelijk
- Eenvoudig
- Klein
- So
- Oplossingen
- sommige
- bron
- Tussenruimte
- specifiek
- spinnen
- verspreiden
- Land
- Stephen
- Still
- sterke
- dergelijk
- Stelt voor
- nabijgelegen
- system
- dat
- De
- de informatie
- De Bron
- Brittannië
- hun
- theoretisch
- Deze
- gedachte
- Door
- thumbnail
- Gebonden
- niet de tijd of
- timing
- naar
- vandaag
- ook
- Totaal
- traject
- Uk
- universiteit-
- us
- utility
- Values
- via
- Wave
- golven
- Manier..
- GOED
- Wat
- welke
- en
- wil
- Met
- binnen
- woorden
- Mijn werk
- uitwerken
- werkte
- zou
- opbrengsten
- zephyrnet