Διακρίνοντας διαφορετικούς χωρόχρονους

Σήμερα στο τμήμα Φυσικής πραγματοποιήθηκε μία διάλεξη από τον επίκουρο καθηγητή Θεοχάρη Αποστολάτο, με θέμα το πως μπορούμε από παρατηρήσεις βαρυτικών κυμάτων να διακρίνουμε αν ένας χωρόχρονος είναι τύπου Kerr ή κάτι διαφορετικό από Kerr.
Ο χωρόχρονος τύπου Kerr περιγράφει τη γεωμετρία γύρω από μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα και είναι μία από τις κλασσικές λύσεις για μαύρες τρύπες που έχουμε. Η άλλη πιο γνωστή ίσως λύση είναι η στατική μαύρη τρύπα του Schwarzschild, ενώ υπάρχουν και οι μαύρες τρύπες με ηλεκτρικό φορτίο (Kerr-Newman και Reissner-Nordstrom).

Στην αστροφυσική γενικά, τα διάφορα αντικείμενα όπως είναι οι αστέρες έχουν περιστροφή. Και η περιστροφή διατηρείται (διατήρηση της στροφορμής). Αυτό μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η μαύρη τρύπα τύπου Schwarzschild, χωρίς περιστροφή δηλαδή, είναι μάλλον καθαρά θεωρητικό αντικείμενο, αφού όλα τα αστροφυσικά αντικείμενα έχουν περιστροφή και άρα με την βαρυτική τους κατάρρευση θα πρέπει να καταλήγουν σε περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, δηλαδή τύπου Kerr.

Από εδώ και πέρα δημιουργείται το ερώτημα, η μαύρη τρύπα του Kerr είναι το μόνο περιστρεφόμενο συμπαγές αντικείμενο που μπορούμε να φανταστούμε; Η απάντηση είναι όχι. Για την ακρίβεια, έχουν προταθεί πολλά εναλλακτικά των μελανών οπών συμπαγή αντικείμενα, τα οποία έχουν χωροχρόνους με διαφορετικά χαρακτηριστικά από τον χωροχρόνο του Kerr. Αφού λοιπόν υπάρχουν και άλλες δυνατότητες, πως μπορούμε εμείς παρατηρησιακά να τις διακρίνουμε. Σε αυτή την πρόκληση έρχεται να δώσει μία πιθανή απάντηση η δουλειά που παρουσίασε ο Θ. Αποστολάτος, η οποία βασίζεται στην ανίχνευση της βαρυτικής ακτινοβολίας που εκπέμπει ένα αντικείμενο που ακολουθεί κάποια τροχιά μέσα στον χωρόχρονο που διαμορφώνεται από ένα κεντρικό συμπαγές αντικείμενο.

Η ανακοίνωση της διάλεξης είναι η παρακάτω, όπου υπάρχει το link για την παρουσίαση της ομιλίας και τα links για τις σχετικές δημοσιεύσεις, ενώ στο τέλος υπάρχει και το video της ομιλίας.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ
Πανεπιστημιούπολη Ζωγράφου

ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Πέμπτη 17 Ιουνίου 2010, 12:00
Κτίριο Φυσικής, Αίθουσα Συνελεύσεων Τμήματος

Μαύρες τρύπες Kerr ή κάτι άλλο; Εντοπίστε τη διαφορά.
Θεοχάρης Αποστολάτος
Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Αθηνών

Οι μαύρες τρύπες Kerr πιστεύουμε ότι αποτελούν το τελικό στάδιο της βαρυτικής κατάρρευσης αστέρων. Οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων που κατασκευάστηκαν, καθώς και αυτοί που θα κατασκευαστούν στο άμεσο μέλλον, θα μας δώσουν τη δυνατότητα να παρατηρήσουμε συστήματα ζεύγους αστέρων μέσω της βαρυτικής ακτινοβολίας που αυτά εκπέμπουν. Ένα από τα θέματα που εγείρονται είναι αν οι ανιχνευτές θα μπορέσουν να μας απαντήσουν σε ερωτήματα σαν το "είναι η γενική σχετικότητα η ορθή θεωρία βαρύτητας σε περιοχές ισχυρών βαρυτικών πεδίων;", ή "οι αστροφυσικές διεργασίες κατά την κατάρρευση οδηγούν οπωσδήποτε σε μαύρες τρύπες;". Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται ένας τρόπος με τον οποίο μπορούμε να ελέγξουμε αν ένα διπλό σύστημα αστέρων περιέχει μια μαύρη τρύπα Kerr ή όχι. Η ιδέα βασίζεται στην ξεχωριστή ιδιότητα της μετρικής Kerr και συγκεκριμένα στην ολοκληρωσιμότητα των αντιστοίχων γεωδαισιακών εξισώσεων καθώς και στα ισχυρά θεωρήματα των δυναμικών συστημάτων KAM και Poincare-Birkhoff. Πρόκειται για ένα κριτήριο που βασίζεται στην ιδιόμορφη εξέλιξη των συχνοτήτων εκπομπής βαρυτικών κυμάτων όταν η τροχιά περνάει από κατάσταση συντονισμού (περιοδική τροχιά) και το σύστημα των γεωδαισιακών εξισώσεων δεν είναι ολοκληρώσιμο. Είναι ένα ποιοτικά ξεχωριστό κριτήριο που το διαφοροποιεί από άλλα προταθέντα κριτήρια.

Phys. Rev. Lett. 103, 111101 (2009)
(arXiv:0906.0093v1 [gr-qc])
Phys. Rev. D 81, 124005 (2010)
(arXiv:1003.3120v1 [gr-qc])

Observable signature of a background deviating from the Kerr metric (ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ) from Vagelford on Vimeo.

Η διάλεξη κλίνει με την πρόταση $$\reverse\opaque\varepsilon\kappa\pi\alpha\acute{\iota}\delta\varepsilon\upsilon\sigma\eta\;\bigcap\;\acute{\varepsilon}\rho\varepsilon\upsilon\nu\alpha\;\neq\;\emptyset.$$


Η ομιλία ήταν πολύ καλή και με πολύ καλή ροή και αρκετά κατατοπιστική.Ελπίζω να την απολαύσετε.

Καλή διασκέδαση.

---------------------------------------------------------
Update: Ανέβασα και ένα βίντεο όπου προβάλλονται οι διαφάνειες της ομιλίας.

Μαύρες τρύπες Kerr ή κάτι άλλο; Εντοπίστε τη διαφορά. from Vagelford on Vimeo.