Quando un enorme oggetto astrofisico, come una stella bosonica o un buco nero, ruota, può causare la rotazione dello spaziotempo circostante a causa dell'effetto del trascinamento del fotogramma. In un nuovo documento, i fisici hanno dimostrato che una particella con le proprietà giuste può stare perfettamente immobile in uno spaziotempo rotante se occupa un'"orbita statica", un anello di punti situato a una distanza critica dal centro dello spaziotempo rotante.

I fisici, Lucas G. Collodel, Burkhard Kleihaus, e Jutta Kunz, presso l'Università di Oldenburg in Germania, hanno pubblicato un articolo in cui propongono l'esistenza di orbite statiche nello spaziotempo rotante in un recente numero di Lettere di revisione fisica .

"Il nostro lavoro presenta con estrema semplicità una caratteristica a lungo ignorata di certi spazio-tempo che è abbastanza controintuitiva, "Disse Collodel Phys.org . "La relatività generale esiste da poco più di cento anni e non smette mai di stupire, ed esplorare i modi in cui diverse distribuzioni di energia possono deformare la geometria dello spaziotempo in un modo non banale è la chiave per una comprensione più profonda".

Nella loro carta, i fisici identificano due criteri affinché una particella rimanga a riposo rispetto a un osservatore statico in uno spaziotempo rotante. Primo, il momento angolare della particella (in pratica la sua stessa rotazione) deve avere il giusto valore in modo che annulli perfettamente la rotazione dovuta al trascinamento del fotogramma. Secondo, la particella deve essere localizzata precisamente nell'orbita statica, un anello attorno al centro dello spaziotempo rotante in cui la particella non è né tirata verso il centro né allontanata.

Un punto chiave è che non tutti gli oggetti astrofisici con spaziotempo rotante hanno orbite statiche, che in futuro potrebbe aiutare i ricercatori a distinguere tra diversi tipi di oggetti astrofisici. Come spiegano i fisici, per avere un'orbita statica, la metrica di uno spaziotempo rotante (in pratica la funzione che descrive lo spaziotempo nella relatività generale) deve avere un minimo locale, che corrisponde alla distanza critica alla quale si trova l'orbita statica. In un senso, una particella può quindi essere "intrappolata" a riposo in questo minimo locale.

I fisici identificano diversi oggetti astrofisici che hanno orbite statiche, comprese le stelle bosoniche (ipotetiche stelle fatte di materia bosonica che, come buchi neri, hanno una gravità immensa ma non emettono luce), wormhole, e buchi neri pelosi (buchi neri con proprietà uniche, come supplemento). D'altra parte, I buchi neri di Kerr (ritenuti il ​​tipo più comune di buco nero) non hanno metriche con minimi locali, e quindi non hanno orbite statiche. Quindi le prove per un'orbita statica potrebbero fornire un modo per distinguere tra i buchi neri di Kerr e alcuni degli oggetti meno comuni con orbite statiche.

Mentre i fisici riconoscono che potrebbe essere improbabile aspettarsi che una particella con il momento angolare giusto esista nel posto giusto per rimanere a riposo in uno spaziotempo rotante, potrebbe essere ancora possibile rilevare l'esistenza di orbite statiche a causa di ciò che accade nelle vicinanze. Si prevede che le particelle inizialmente ferme vicino alle orbite statiche si muovano più lentamente di quelle situate più lontano. Quindi, anche se i ricercatori non osservassero mai una particella ferma, possono osservare particelle che si muovono lentamente nelle vicinanze, indicando l'esistenza di un'orbita statica vicina.

"Riconoscere l'esistenza dell'anello statico ci aiuta ad apprezzare meglio cosa pianificare e aspettarci dalle osservazioni future, "Disse Collodel. "Per esempio, possiamo cercare l'anello per identificare possibili oggetti esotici, come la stella di bosone, o anche assicurare con sicurezza (osservando l'anello) che un AGN [nucleo galattico attivo] non è alimentato da un buco nero di Kerr. In futuro prevediamo di studiare come la presenza dell'anello potrebbe influenzare i dischi di accrescimento, che sono in questa fase molto più facili da osservare, e se potesse proteggere alcuni oggetti dalla materia che cade."

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