首張黑洞圖像為引力磁單極子研究帶來新發現

事件地平線望遠鏡(EHT)在捕捉到銀河系M87中的超大質量黑洞的第一張圖像時在科學界創造了歷史。新研究對這個星系中心的巨大緊湊天體提出了其他解釋,並質疑這是否可能包含引力磁單極。

首張黑洞圖像為引力磁單極子研究帶來新發現

EHT最近以前所未有的角度分辨率繪製了銀河系M87的中央緊湊天體。儘管這一顯著的突破被解釋為基於M87包含一個旋轉的或Kerr黑洞的理論。北京大學科維理天文與天體物理研究所(KIAA-PKU)的Chandrachur Chakraborty和Qingjuan Yu、中國國家天文台的Masoumeh Ghasemi-Nodehi和Youjun Lu在《EPJ C》上發表了這項新研究,其探討了對該圖像可能的替代解釋。

Chakraborty指出:“EHT合作試圖表明,觀察到的圖像總體上跟對Kerr黑洞陰影的預期一致。由於Kerr黑洞的替代方案還沒有被排除,我們已經調查了EHT數據是否也跟M87中心天體的替代模型一致。”

Chakraborty繼續說道,他和他的合著者有一個主要的目的,那就是顯示引力磁單極子–或NUT參數–如何影響陰影的大小和形狀以及在M87*是否可以排除它的存在。“為了證明這一點,我們使用了M87*的第一幅圖像的觀測參數值並發現非零的引力磁單極子仍跟目前的EHT觀測結果相一致,”Chakraborty說道。

Chakraborty繼續解釋什麼是引力磁單極子。“在自然界中,南北磁極總是相伴而行。將一塊條形磁鐵切成兩半,只是產生了兩塊磁鐵,每塊磁鐵仍有兩個磁極,而不是在每一半上產生單獨的南北磁極。然而它們的靜電錶親,正電荷和負電荷卻獨立存在。”

該研究人員補充稱,在理論物理學中,重力和電磁學具有類似的特徵。“質量被認為是電荷的類似物。因此,我們把質量稱為重力電荷,”Chakraborty說道,“下一個問題是,自然界中是否存在引力電荷或所謂的引力磁單極子?”

在論文中,作者提出M87*可能包含一個引力磁單極子,因此,可以被描述為一個更普遍的Kerr-Taub-NUT時空,Kerr時空是具有消失的引力磁單極子的Kerr-Taub-NUT時空的特例。

Chakraborty總結稱:“從這個意義上來說,沒有任何模型是不正確的,這基本上對M87中中央緊湊射電源的時空結構提出了強有力的約束。”另外,他還補充如何測試競爭理論。“從本質上講,對陰影大小和不對稱性的準確測量可以對Kerr參數和NUT參數進行強有力的約束,並打破Kerr和Kerr-Taub-NUT時空之間的退化,包括黑洞和裸奇點之間的退化。”

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