Первое изображение черной дыры: гравитомагнитный монополь как альтернативное объяснение

Хотя этот замечательный прорыв был интерпретирован на основе теории, что M87 содержит вращающуюся или «керровскую» черную дыру. Новое исследование опубликовано в EPJ C Авторы: Чандрачур Чакраборти и Цинцзюань Ю из Института астрономии и астрофизики Кавли Пекинского университета (KIAA-PKU), Масуме Гасеми-Нодехи и Юджун Лу из Национальной астрономической обсерватории Китая рассматривают возможные альтернативные объяснения изображения.

Формы теней, полученные в результате четырех различных настроек вращения (a *) и параметра NUT (n *), то есть (a *, n *) = (0,0) (метрика Шварцшильда), (1, 0) ( чрезвычайно вращающаяся метрика Керра), (0.9, 0.7) (KTN BH) и (5, 0.9) (KTN NS), соответственно, для i = 17 °. На этом рисунке показано, что формы теней, возникающие в результате различных настроек параметров KTN, почти круглые, но размеры теней могут значительно отличаться друг от друга. На вставке, хотя мы показываем, что результирующее отклонение от округлости составляет только 5% для этих конкретных настроек параметров, на самом деле оно может быть выше для различных настроек a * и n *. 

«Коллаборация EHT попыталась показать, что наблюдаемое изображение в целом соответствует ожиданиям в отношении тени от черной дыры Керра», – говорит Чакраборти. «Поскольку альтернативы Kerr BH не были исключены, мы исследовали, согласуются ли данные EHT с альтернативными моделями для центрального объекта M87».

Чакраборти продолжает объяснять, что у него и его соавторов была одна основная цель – показать, как гравитомагнитный монополь – или параметр NUT – влияет на размер и форму тени, и можно ли исключить его существование в M87 *. «Чтобы показать это, мы использовали значения параметров наблюдений первого изображения M87 * и обнаружили, что ненулевой гравитомагнитный монополь все еще совместим с текущими наблюдениями EHT», – говорит Чакраборти.

Чакраборти продолжает объяснять, что такое гравитомагнитный монополь: «В природе северный и южный магнитные полюса всегда идут рука об руку. Разрезание стержневого магнита пополам просто создает два магнита, каждый из которых по-прежнему имеет два полюса, а не создает отдельные северный и южный полюса на каждой половине. Однако их электростатические собратья, положительные и отрицательные заряды, существуют независимо ».

Исследователь добавляет, что в теоретической физике гравитация и электромагнетизм имеют аналогичные особенности. «Масса считается аналогом электрического заряда. Поэтому мы называем массу гравитоэлектрическим зарядом », – говорит Чакраборти. «Следующий вопрос: существует ли в природе гравитомагнитный заряд или так называемый гравитомагнитный монополь?»

В статье авторы предполагают, что M87 * может содержать гравитомагнитный монополь и, следовательно, может быть описано как более общее пространство-время Керра-Тауба-NUT, причем пространство-время Керра является частным случаем пространства-времени Керра-Тауба-NUT с нулевым гравитомагнитный монополь.

«В этом смысле никакие модели не являются неправильными, и это в основном накладывает сильные ограничения на пространственно-временную структуру центрального компактного радиоисточника в M87», – заключает Чакраборти, добавляя, как можно проверить конкурирующие теории. «По сути, точные измерения как размера тени, так и асимметрии могут наложить строгие ограничения на параметр Керра и параметр NUT и устранить вырождение между пространствами-временами Керра и Керра-Тауба-NUT, в том числе между черными дырами и голыми сингулярностями».