Физики построили ньютоновский аналог релятивистской черной дыры

Физикам из Франции и США удалось построить достаточно простой ньютоновский аналог черной дыры Керра - сложного релятивистского объекта. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте Вашингтонского университета в Сент-Луисе, сотрудник которого принимал участие в работе. Статья авторов опубликована в журнале Physical Review Letters, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Черная дыра Керра - это объект, который описывается решением Керра дифференциальных уравнений общей теории относительности (решение Керра не является единственным, и существуют еще варианты черных дыр). Данная дыра не обладает электрическим зарядом и характеризуется всего двумя параметрами: массой и угловым моментом, который описывает вращение дыры.

Ранее было известно, что для массивной частицы, движущейся вокруг черной дыры Керра, верны два классических закона сохранения (так называемых интеграла движения): закон сохранения энергии и закон сохранения углового момента. Типичным примером такой системы является черная дыра звездной массы, вращающаяся вокруг сверхмассивного собрата. В 1968 году Брэндон Картер показал, что для описанной системы существует еще один интеграл, который получил название постоянной Картера.

В новой работе ученым удалось найти классический ньютонов аналог описанной выше системы, обладающий интегралом Картера. Оказалось, что для этого достаточно рассмотреть тело небольшой массы, движущееся в поле тяготения осесимметрического объекта, масса которого сосредоточена в двух точках.

По словам физиков, их пример не представляет значительного интереса для ньютоновской механики, однако позволяет поднять ряд интересных вопросов, касающихся связи этого классического раздела физики с релятивистской. Последнее может означать, что, разобравшись с ньютоновским вариантом постоянной Картера, исследователи смогут лучше понять строение черных дыр.