黑洞研究挑战克尔解假设

Josiah02

黑洞一直吸引着科学家：它们是纯粹的引力物体，非常简单，但却隐藏着挑战我们对自然法则理解的奥秘。迄今为止，大多数观察都集中在它们的外部特征和周围环境上，而它们的内部本质在很大程度上尚未被探索。
一项由南丹麦大学、布拉格查理大学、的里雅斯特国际高等研究中心 (SISSA) 和新西兰惠灵顿维多利亚大学合作开展的新研究发表在《物理评论快报》上，研究了描述黑洞的各种时空模型最内层区域的共同方面，表明我们对这些神秘物体的理解可能需要进一步研究。
据该研究的通讯作者、南丹麦大学 CP3-Origins 研究中心的博士后 Raúl Carballo-Rubio 介绍，这项研究的关键见解是“黑洞的内部动力学在很大程度上仍是未知的，但它可能会从根本上改变我们对这些物体的理解，即使从外部的角度来看也是如此。”
广义相对论方程的克尔解是引力天体物理学中观测到的旋转黑洞最精确的表示。它将黑洞描绘成时空中的漩涡，其特点是两个视界：一个外视界，任何物体都无法逃脱其引力；一个内视界，它包围着一个环奇点，在这个区域里，我们所知的时空不复存在。这个模型与观测结果非常吻合，因为黑洞外部与爱因斯坦理论的偏差受新物理参数的控制，这些参数决定了核心的大小，预计会非常小。
然而，国际团队最近进行的研究凸显了这些物体内部的一个关键问题：虽然已知静态内视界的特点是能量无限积累，但研究表明，即使是更现实的动态黑洞也会在相对较短的时间内出现显著的不稳定性。这种不稳定性是由于能量的积累随着时间的推移呈指数增长，直到达到一个有限但极大的值，能够显著影响黑洞的整体几何形状，从而改变它。
这一动态过程的最终结果仍不清楚，但研究表明，黑洞至少在长期内无法在克尔几何中稳定下来，尽管偏离克尔时空的速度和幅度仍在研究中。
正如 SISSA 教授兼该研究的作者之一 Stefano Liberati 所解释的那样，“这一结果表明，与之前的假设相反，克尔解无法准确描述观测到的黑洞，至少在它们存在的典型时间尺度上是如此。”
因此，了解这种不稳定性的作用对于完善黑洞内部的理论模型及其与这些物体整体结构的关系至关重要。从这个意义上说，它可以提供理论模型与广义相对论以外的物理潜在观察之间的缺失环节。最终，这些结果为研究黑洞开辟了新的视角，为我们加深对其内部性质和动态行为的理解提供了机会。