Construcción de aproximaciones para la métrica de agujeros negros esféricamente simétricos

Un astrofísico de la RUDN (Rusia) propuso un nuevo método para el cálculo aproximado de los parámetros de los agujeros negros esféricamente simétricos en la teoría de Einstein-Maxwell. Al comparar los radios de sombra de los agujeros negros obtenidos con este método con soluciones numéricas exactas, los astrofísicos han demostrado que su aproximación muestra una precisión razonable en el segundo orden. Esto significa que con su ayuda es posible estudiar los agujeros negros en sí mismos y los fenómenos que se encuentran en sus proximidades, por ejemplo, el movimiento de partículas. Este artículo fue publicado en la revista Physical Review D.

El problema de obtener una aproximación analítica para la métrica del agujero negro en la teoría escalar de Einstein-Maxwell no se ha resuelto en el caso general cuando ninguno de los parámetros es fijo. Pero para obtener resultados que coincidan con soluciones numéricas, es posible construir una aproximación analítica de la métrica con precisión controlada. Existe un enfoque general de aproximación, cuya mejora continúa dentro del marco de varios modelos.

El astrofísico de la RUDN Roman Konoplya analizó el caso de un agujero negro esféricamente simétrico en la teoría de Einstein-Maxwell. Suponiendo una interacción mínima entre los campos escalar y electromagnético, las prohibiciones sobre la existencia de “pelos” escalares en los agujeros negros parecen ser levantadas, y la llamada escalarización espontánea de los agujeros negros ocurre con una carga suficientemente grande del agujero negro. Los físicos suelen decir que "un agujero negro no tiene pelo", es decir, todos los parámetros están determinados solo por su masa y carga eléctrica. Pero en este caso, el agujero negro tiene un parámetro adicional: el "pelo" escalar.

(Foto: RUDN)

Las aproximaciones analíticas obtenidas por el astrofísico de la RUDN se utilizaron para calcular las "sombras" proyectadas por los agujeros negros con un campo escalar. Resultó que agregar un campo escalar aumenta el radio de la sombra.

Los resultados del estudio de los astrofísicos nos permiten encontrar formas analíticas de funciones métricas aproximadas para cualquier valor de parámetro deseado, así como calcular el radio de las sombras para cada agujero negro específico.

Según los autores del artículo, las aproximaciones obtenidas están listas para ser utilizadas para estudiar más a fondo los agujeros negros de Einstein-Maxwell escalarizados y los fenómenos cercanos, como el movimiento de partículas, el anillo cuasi normal, la estabilidad.

Cuando el telescopio LISA entrе en funcionamiento, el “pelo” escalar se puede ver en ondas gravitacionales, si el “agujero negro” tiene “pelo” debido a algunos campos de materia (escalares u otros) que no interactúan mínimamente. Sin embargo, según el astrofísico, esto no se trata del futuro cercano, ya que en todas esas mediciones de ondas gravitacionales, la lucha por la relación señal / ruido todavía no permite notar cambios relativamente pequeños en la geometría de los objetos compactos. (Fuente: RUDN)