Кидає виклик Ейнштейну: відкриття в чорних дірах може переписати теорії простору-часу

Фізики з'ясували, що чорні діри можуть бути менш стабільними, ніж вважалося раніше, через накопичення енергії всередині, що може змінити розуміння цих екзотичних космічних об'єктів. Також це може бути ознакою того, що теорія відносності Ейнштена є вірною лише частково. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише SciTechDaily.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Чорні діри все ще приховують таємниці, які кидають виклик поточному розумінню Всесвіту. Здебільшого вчені зосереджують свою увагу під час вивчення пожирачів матерії на їхніх зовнішніх особливостях і навколишньому середовищі. Але автори нового дослідження вивчили внутрішні особливості чорних дір. За допомогою вивчення різних моделей простору-часу, фізики виявили докази того, що вчені не повністю розуміють природу чорних дір.

Одна з головних проблем, яку не можуть вирішити фізики, пов'язана із сингулярністю чорної діри. Згідно з моделлю загальної теорії відносності Ейнштейна, уся матерія, яка утворює чорну діру, має бути стиснута до нескінченної щільності, укладеної у сферу нульового об'єму. Якимось чином квантова фізика запобігає цій проблемі, хоча без теорії квантової гравітації незрозуміло як це відбувається. Але сингулярність — це не єдина проблема чорної діри.

Рішення Керра для рівнянь загальної теорії відносності Ейнштейна є найбільш точним описом чорних дір, що обертаються. Це рішення показує чорну діру як вир у просторі-часі, що має два горизонти, тобто невидимі межі.

Зовнішній горизонт, відомий як горизонт подій, — це невидима межа між зовнішньою та внутрішньою частиною чорної діри. Усе, що перетинає горизонт подій, назавжди залишається в чорній дірі. Але у чорної діри, яка обертається, є ще один внутрішній горизонт.

У цьому разі сингулярність усередині чорної діри стає кільцем, а не точкою, де простір-час, яким ми його знаємо, перестає існувати. Ця модель добре узгоджується зі спостереженнями. Але тепер фізики з'ясували, що внутрішній горизонт накопичує нескінченну кількість енергії, що призводить не тільки до нестабільності самого горизонту, а й до того, що зростання цієї енергії може змінити структуру чорної діри.

Таким чином, як вважають учені, рішення Керра, отримане із загальної теорії відносності Ейнштейна, не може точно описати відомі чорні діри. Тобто це рішення є помилковим. За словами фізиків, це рішення може описати чорні діри, які існують невелику кількість часу, але не ті, які існують насправді мільярди років.

Можливо, це відкриття приведе вчених до того, що із загальної теорії відносності буде отримано підказку, яка веде до теорії квантової гравітації. Але результат дослідження також може означати, що загальна теорія відносності Ейнштейна вірна лише частково і потрібно її розширити, щоб можна було повністю описати чорні діри.

Як уже писав Фокус, загадкову Дев'яту планетузнайдуть наступного року. Астрофізики вважають, що за Нептуном все-таки є ще одна велика планета, яка поки що невидима для нас.

Також Фокус писав про те, що фізики вперше довели подвійну природу дивного стану матерії. Вчені отримали нові важливі дані про такий стан матерії, як надтекуче тверде тіло.