Доклад от директора на Института по физика и математика на Вселената на Кавли (Kavli IPMU) Оугури Хироси и изследователя на проекта Матю Доделсън за струнни теоретични ефекти извън сферата на фотоните на черната дупка е избран за "Предложение на редакторите" на списанието Physical Review D. Техният доклад е публикуван на 24 март 2021 г.

В квантовата теория на точковите частици фундаментална величина е корелационната функция, която измерва вероятността частицата да се окаже от една точка в друга. Корелационната функция развива сингулярности, когато двете точки са свързани чрез подобни на светлината траектории. В плоско пространство-време има такава единствена траектория, но когато пространството-време е извито, може да има много подобни траектории, свързващи две точки. Това е резултат от гравитационна леща, която описва ефекта на извитата геометрия върху разпространението на светлината.

В случая с пространство-времето на черна дупка траекториите се навиват няколко пъти около черната дупка, което води до поява на фотонна сфера, както се вижда от последните изображения от Телескопа за хоризонта на събитията (EHT) на свръхмасивната черна дупка в центъра на галактиката M87.

Публикуваните на 10 април 2019 г. изображения на колаборацията EHT показват сянката на черна дупка и нейната фотонна сфера - светлинният пръстен около нея. Фотонната сфера може да възникне в област на черна дупка, където светлината, влизаща в хоризонтална посока, е принудена от гравитацията да се движи по различни орбити. Тези орбити водят до сингулярности в гореспоменатата корелационна функция.

Има обаче случаи, когато сингулярностите, генерирани от траектории, навиващи се около черна дупка, многократно противоречат на физическите очаквания. В своята публикация Доделсън и Оугури показват, че такива сингулярности са решени с теорията на струните.

В теорията на струните всяка частица се разглежда като особено възбудено състояние на струна. Когато частицата се движи около черна дупка, кривината на пространството-времето води до приливни ефекти, които разтягат струната.

Доделсън и Оугури показват, че ако се вземат предвид тези ефекти, сингулярностите изчезват в съответствие с физическите очаквания. Техният резултат дава доказателство, че постоянната квантова гравитация трябва да съдържа разширени обекти като струните като нейни степени на свобода.

Оугури казва, че резултатите им показват, че въпреки че откритите ефекти не са достатъчно силни, за да имат забележими последици върху изображението на ETH на черната дупка, по-нататъшни изследвания могат да покажат начин да бъде тествана теорията на струните, използвайки черни дупки.

Matthew Dodelson et al. Singularities of thermal correlators at strong coupling, Physical Review D (2021). DOI: 10.1103/PhysRevD.103.066018

Сингулярност (на латински: Singularis) е термин в науката, който най-общо се описва като състояние на уеднаквяване на определени характеристики на изследвания обект до степен, в която характерът на обекта коренно се променя. Гравитационна сингулярност - точка с нулев обем и с безкрайна плътност. Математическа сингулярност - състояние, в което даден математически обект не е дефиниран. Механична сингулярност - положение или конфигурация на механизъм или машина, откъдето последващото поведение не може да бъде предвидено.