Исследование предлагает альтернативные модели черных дыр, потенциально исключающие концепцию сингулярностей и предлагающие новое понимание этих космических загадок.
Иллюстрация черной дыры.
EzumeImages/iStock
Черные дыры часто описываются как конечные зоны безвыходного пространства во вселенной, где гравитация становится настолько сильной, что даже свет не может вырваться. Однако, что еще более интригует, чем сами черные дыры, так это то, что находится в их центре.
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, если достаточно массы коллапсирует под действием собственной гравитации, она образует черную дыру с центральной точкой, известной как сингулярность. Сингулярность — это область, где материя, как считается, сжимается в бесконечно малое пространство, что приводит к бесконечной плотности и гравитационному притяжению.
В этот момент пространство и время, как мы их понимаем, перестают нормально функционировать. Вот тут-то и начинается самое интересное. Сингулярность подразумевает бесконечное, но бесконечное не имеет смысла в физике. Оно сигнализирует о том, что уравнения общей теории относительности больше недействительны в экстремальных условиях.
Это несоответствие преследовало физиков десятилетиями, заставляя ученых исследовать альтернативные модели, описывающие черные дыры без сингулярностей. Новое исследование ученых из Института фундаментальной физики Вселенной (IFPU) раскрывает две такие многообещающие модели, которые, если будут доказаны, могут помочь ученым избавиться от сингулярностей черных дыр навсегда.
Три вида черных дыр
Команда IFPU обсуждает одну старую и две новые модели черных дыр. Первая — это стандартная черная дыра, которая поставляется с горизонтом событий и сингулярностью. Две другие — это обычные черные дыры и имитатор черной дыры, который хорошо работает без сингулярности.
Если говорить об обычной модели, то они представляют собой модифицированные версии стандартных черных дыр, которые сохраняют большую часть той же структуры, но заменяют центральную сингулярность ядром с конечной плотностью.
Это ядро может вести себя как участок пространства «де Ситтера», где гравитация отталкивающая, а не притягивающая, предотвращая полный коллапс. Результатом является черная дыра, которая все еще удерживает материю и свет в течение длительных периодов, но остается математически корректной. Это приводит к геометрии пространства-времени, которая остается регулярной на всем протяжении, отсюда и термин «регулярные черные дыры».
С другой стороны, имитаторы черных дыр — это гипотетические компактные объекты, у которых нет горизонта событий и сингулярности. Они во многом напоминают черные дыры, но не захватывают ничего навсегда. Их внутренности остаются соединенными с внешней вселенной, позволяя свету или даже сигналам в конечном итоге выходить наружу.
«Имитатор черной дыры не имеет захваченной области, но может быть достаточно компактным, чтобы его внутренняя часть имитировала свойства захваченной области. Имитаторы черной дыры, как правило, имеют внешние и внутренние световые кольца», — отмечают авторы исследования.
Исследователи также предполагают, что обычные черные дыры и имитаторы могут со временем трансформироваться друг в друга в зависимости от физических условий. Эта точка зрения является серьезным сдвигом от фиксированной картины классических черных дыр.
Эти две модели успешно устраняют необходимость в сингулярности черной дыры и остаются согласованными с известными законами физики. Однако, как и сама сингулярность, эти модели все еще являются гипотезами и должны быть подтверждены посредством дальнейших исследований.
Исследование опубликовано в журнале «Journal of Cosmology and Astronarticle Physics».
Sourse: interestingengineering.com
