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湍流的黑洞在它们进食时会生长分形皮

点击量:   时间:2017-11-27 01:03:12

作者:Lisa Grossman(图片来源:DR Fred Espenak / SPL)喂养黑洞会随着它们的生长而形成分形皮肤这是利用流体动力学和重力之间相互关系的模拟结论麻省理工学院的艾伦亚当斯说:“我们发现,当你把物品投入黑洞时,黑洞的表面会像流体一样响应 - 特别是它会变得紊乱” “更确切地说,地平线本身就变成了分形”分形是数学集,显示出自相似的模式:放大分形图的一部分,就像着名的Mandelbrot集一样,较小的部分看起来几乎与原始图像具有分形几何形状的物体遍布大自然,从云层到英格兰海岸亚当斯和他的同事现已发现分形行为发生在意想不到的地方的证据:在黑洞的表面上黑洞通过吞噬落入其中的物质而生长;我们银河系中心的黑洞将于今年晚些时候在气体云上盛宴但是关于黑洞如何生长以及这可能如何影响其宿主星系的细节仍然未知为了研究在进餐时黑洞的视野是什么样的,亚当斯利用了爱因斯坦广义相对论方程之间的数学二元性 - 它描述了黑洞附近的重力 - 和流体动力学物理学家在2007年表明,描述流体和黑洞的方程可以来回翻译玩这些数学游戏可以提供对两个系统的见解 - 如果某个特定行为在一个政权中更简单,它可以让物理学家直觉知道事物在另一个系统中如何运作亚当斯和他的同事们对湍流感到好奇,湍流是一种流动的流体,从流动动力学的各个方面出现,从牛奶在咖啡中的表现方式到空气在飞机机翼下方移动的方式 “我们在流体和黑洞之间存在这种二元性,我们知道流体会做一些令人着迷的事情,它们会变得汹涌,”亚当斯说 “但是我们不知道这是如何转化为黑洞的”在哈佛大学的博士后研究员保罗·切斯勒的带领下,该团队首先模拟了一个动荡的流体系统然后,他们将其转化为黑洞政权,让它随着时间的推移而发展当他们再次看时,黑洞的地平线似乎已经形成了无限的表面区域 “这是分形的信号,”亚当斯说该区域是无限的,就像英格兰的海岸线看起来有无限长度一样 - 放大的越多,形状越详细,所以它似乎占用的空间越大 “事实证明,你可以看到地平线,如果流体是湍流,这将是一个分形,这是一个惊喜,”亚当斯说 “这是一种乐趣”因为团队简化了模型的某些方面以使模拟更容易,所以不清楚它将如何转化为真正的黑洞但是如果黑洞确实在它们进食时会产生分形皮肤,那么这些信号可能会在它们发出的引力波中出现 “在很多方面,这项工作都是一次巡回演出,”加拿大安大略省滑铁卢周界研究所的Luis Lehner说 “这是第一次任何一个团体在一个扰动的黑洞时空中表现出一个引力场湍流它打开了几扇有趣的门我们将看到事情的发展“期刊参考:物理评论快报,DOI:10.1103 / PhysRevLett.112.151602当这篇文章首次发表时,它错误地指出超级计算机被用于研究更多关于这些主题: