Игрушечная чёрная дыра и новые правила гравитации ✛

Оригинал: "Stationary BTZ space-time in Ricci-Inverse and $$f(\mathcal{R})$$ gravity theories"
arXiv:2410.11922 · 2024-10-15 · CC BY 4.0 · 1 мин
Простая модель чёрной дыры в двумерном мире помогает проверить изменённую теорию гравитации.

Пространство-время в теории Эйнштейна ведёт себя как резиновая плёнка: массивные тела её прогибают. Но ускоренное расширение Вселенной намекает, что плёнка может иметь необычные свойства. Чтобы проверить новые правила гравитации, физики используют упрощённые модели — например, чёрные дыры в двумерных мирах. Одна из таких «игрушек» — BTZ-дыра: она живёт на плоскости, но сохраняет главные черты настоящей.

В модифицированной теории гравитации такая дыра тоже возникает, однако параметр, управляющий разбеганием галактик, становится иным. Частицы и свет движутся по новым траекториям, которые удалось рассчитать точно — словно мяч, катящийся по искривлённой плёнке. Сравнение с эйнштейновским случаем выявило тонкие отличия. Возможно, однажды они позволят обойтись без гипотетической тёмной энергии для объяснения ускорения космоса.

В двумерной вселенной чёрная дыра — это не шар, а круг, и её горизонт событий — простая линия. При этом формулы для падающего наблюдателя почти не отличаются от трёхмерного случая.

Физики часто конструируют миры с меньшим числом измерений — как в романе «Флатландия» Эдвина Эбботта, где плоские существа не подозревают о высоте. BTZ-дыра — их версия чёрной дыры.

\Lambda_m = \Lambda - 6\alpha_1 \Lambda^2 - 108\alpha_2 \Lambda^3 + \frac{5\beta_1}{4\Lambda} + \frac{15\beta_2}{8\Lambda^2} + \frac{7\gamma}{8\Lambda^2}
Космологическая постоянная получает поправки от всех констант связи
\Lambda_m = \Lambda - 6\alpha_1 \Lambda^2 - 108\alpha_2 \Lambda^3
Поправки зависят только от коэффициентов при R^2 и R^3
Учёные
Jacob BekensteinStephen HawkingFritz ZwickyBernhard RiemannJoseph WeberKarl Schwarzschild
Понятия
гравитация f(R) fq-гравитация гравитационная теория эйнштейн квантовая теория поля в искривлённом пространстве-времени преобразования лоренца пространство анти-де Ситтера уравнение геодезических метрика пространство-время adS/CFT-соответствие искривление пространства-времени принцип эквивалентности уравнение Уилера-Девитта уравнения Эйнштейна общая теория относительности теория причинных множеств