Horizontnahe Physik für Kerr Schwarze Löcher

Eine der größten Herausforderungen der modernen theoretischen Physik ist es, seine beiden Hauptsäulen, die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik, in eine vereinheitlichte Theorie der Quantengravitation zu vereinigen. In diesem Zusammenhang sind schwarze Löcher zutiefst interessante Objekte, da sie auf die Unvollständigkeit unseres Verständnisses der Einsteinschen Allgemeine Relativitätstheorie hinweisen. Das Problem nicht nur akademisch, da schwarze Löcher verschiedener Arten unser Universum bevölkern. Das Forschungsprojekt Horizontnahe Physik für Kerr Schwarze Löcher soll Aspekte von astrophysikalischen Schwarzen Löchern aus der Sicht eines Beobachters am Horizont studieren und damit unser Verständnis von Quantengravitation verbessern. Klassisch sind Schwarze Löcher durch drei Zahlen gekennzeichnet: Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung. Dieser Umstand wird oft paraphrasiert als Schwarze Löcher haben keine Haare. Trotzdem wurde kürzlich herausgefunden, dass dreidimensionale schwarze Lochhorizonte mit weichem Haar bekleidet sein können, das aus energielosen Anregungen besteht. Weiches Haar wird voraussichtlich eine wichtige Rolle für verschiedene Probleme in der Physik der Schwarzen Löcher spielen. Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung der Weichen Haar-Physik für bestimmte Schwarze Löcher. Wir planen konsistente Randbedingungen am Horizont Schwarzer Löcher zu konstruieren, die weiche Haare erlauben. Darüber hinaus werden wir die Beziehungen herstellen zwischen Messungen von Beobachtern, die sich im asymptotischen Bereich befinden und nahe der Horizontregion. Danach planen wir die Mikrozustände dieser Schwarzen Löcher zu identifizieren. Ein weiterer Aspekt des Projekts ist die Berücksichtigung dynamischer Prozesse, wie Absorption und Emission von semi-klassischen schwarzen Löchern und zu beantworten, ob Information über einfallende Materie in ein schwarzes Loch in seinem weichen Haar gespeichert werden kann.

Das Ziel dieses Lise-Meitner-Projekts war es, die Physik Schwarzer Löcher aus der Sicht eines Beobachters am Horizont zu beschreiben. Wir interessierten uns insbesondere für Schwarze Löcher von Kerr und Phänomene wie das Verdampfen von Schwarzen Löchern oder das Einfallen von Materie in das Schwarze Loch. Um dies anzugehen, muss der Horizont des Schwarzen Lochs mathematisch charakterisiert werden, durch den ein nicht trivialer Fluss hindurchgehen kann. Dies ist in undichten Randbedingungen kodiert, die wir aufgeschrieben haben. Wir haben auch die Symmetrien solcher Randbedingungen betrachtet und die maximale Symmetriealgebra diskutiert. Dies sagt aus, wie viel Information benötigt wird, um eine Lösung im klassischen Phasenraum zu beschreiben. Dies stellt auch die organisatorische Struktur des Phasenraums bereit. Insbesondere haben wir die physikalische Situation, in der kein physikalischer Fluss durch diese Oberfläche fließt, mit einer bestimmten mathematischen Eigenschaft in Verbindung gebracht, nämlich der Integrierbarkeit von Generatoren, die mit solchen Symmetrien verbunden sind. Wir haben schließlich einen Horizont-Memory-Effekt enthüllt, der Gravitationswellen kodiert, die durch den Horizont eines Schwarzen Lochs gehen. Insgesamt hat dieses Projekt bei der Beschreibung des klassischen Phasenraums der Gravitation bei zulässiger Undichtheit zu großen Fortschritten geführt.