Svemir

Dva različita poremećaja crne rupe mogu imati isti niz frekvencija

U višedimenzijskom modelu dva poremećaja crne rupe daju isti niz frekvencija, no Gauss–Bonnetov član razdvaja njihove spektre.

Umjetnička ilustracija crne rupe s prstenom i valovima u okolnom prostoru.

Kad se crna rupa poremeti, njezino gravitacijsko polje počinje oscilirati i postupno se smiruje. Fizičari su u novom teorijskom radu pronašli dva različita poremećaja koji u određenom modelu daju isti niz frekvencija. Podudarnost nestaje kad se u jednadžbe uključi Gauss–Bonnetov član.

Takve prigušene oscilacije opisuju kvazinormalni modovi: svaki je određen karakterističnom frekvencijom i brzinom kojom signal slabi. Njihova svojstva ovise o obilježjima crne rupe, ali i o teoriji gravitacije. Zato bi se frekvencije izračunane za različite modele mogle uspoređivati s podacima iz promatranja gravitacijskih valova.

Dva različita poremećaja, isti rezultat

Fizičari Davide Batic i Denys Dutykh proučavali su idealiziranu Schwarzschildovu crnu rupu u modelu s više prostornih dimenzija. Usporedili su sferno simetričan poremećaj skalarnog polja s dipolnim poremećajem vektorskog polja. Riječ je o dvjema različitim vrstama oscilacija polja oko crne rupe.

Bez Gauss–Bonnetove korekcije oba poremećaja daju jednak niz kvazinormalnih frekvencija, uključujući i više tonove. Autori su matematički pokazali da se podudarnost može objasniti simetrijom jednadžbi. Kad u proračun uključe Gauss–Bonnetov član, simetrija se narušava i spektri se razdvajaju. U modelu s više dimenzija taj član mijenja Einsteinove jednadžbe gravitacije.

Rad obuhvaća i skalarne, vektorske i tenzorske poremećaje, pa je podudarnost dvaju nizova samo jedan dio šire analize. Frekvencije su izračunane spektralnom numeričkom metodom, koja rješenja jednadžbi traži na nizu odabranih točaka.

Što se može iščitati iz gravitacijskih valova?

Nakon spajanja crnih rupa, novonastala crna rupa oscilira i odašilje gravitacijske valove dok se ne smiri. Frekvencije tih oscilacija mogu se usporediti s teorijskim predviđanjima i tako provjeriti koliko dobro pojedini model opisuje crnu rupu.

Ovaj je rezultat ipak dobiven proračunom idealiziranih crnih rupa u višedimenzijskom modelu, a ne novom teleskopskom opservacijom. Rad ne potvrđuje postojanje dodatnih dimenzija prostor-vremena niti tvrdi da je takva podudarnost već opažena kod stvarnih crnih rupa. Objavljen je u časopisu Physical Review D.


Ivan Petričević

O autoru

Ivan Petričević novinar je, autor i nezavisni izdavač koji piše o znanosti, svemiru, arheologiji, tehnologiji i povijesti. Osnivač je i glavni urednik portala Kozmos.hr, hrvatskog medija posvećenog popularizaciji znanosti, te engleskog portala Curiosmos.com. Pokrenuo je i projekt Ancient Library, usmjeren na drevne civilizacije, arheologiju i povijest. Tekstove redovito objavljuje i u Večernjem listu. Kao stručni sugovornik i autor sudjelovao je u dokumentarnim projektima History Channela, Discovery Science Channela i Gaia TV-a, a gostovao je i u emisijama na hrvatskoj televiziji. Pokrenuo je digitalna izdanja Kozmosa, među kojima su knjige „100 stvari koje niste znali o Sunčevu sustavu“ i „100 stvari koje niste znali o Velikom prasku“. Na Kozmos.hr-u sadržaj danas piše, uređuje i objavljuje sam. Cilj mu je složene znanstvene teme približiti široj publici jasno i točno, bez senzacionalizma, uz oslanjanje na primarne izvore — znanstvene radove, službene objave institucija i podatke svemirskih misija.

Izvori i znanstvena publikacija

Davide Batic i Denys Dutykh, “Quasinormal Modes of Gauss-Bonnet Black Holes via the Spectral Method: Scalar, Vector, and Tensor Perturbations”, Physical Review D 114, 044015 (2026).

Teme
  • Crne Rupe
  • dodatne dimenzije
  • gravitacijski valovi
  • teorijska fizika

Neovisno novinarstvo

Podrži Kozmos bez oglasa

Članstvo pomaže financirati neovisne priče o znanosti, svemiru i tehnologiji.

Podrži Kozmos

Kozmos bez oglasa

Podrži neovisne priče o svemiru, znanosti i tehnologiji.

Članstvo pomaže održati Kozmos.hr i može uključivati dodatne sadržaje na Buy Me a Coffee, dok članci na Kozmos.hr-u ostaju javno dostupni.

Postani član Bez oglasa. Više znanosti. Više Kozmosa.hr.