Без сингулярності: фізики знайшли рішення головної загадки чорних дір

Дослідження прийнято до публікації в журналі Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, пише IFLScience.

Загальна теорія відносності передбачає, що у Всесвіті існують надзвичайно щільні об'єкти з величезною гравітацією, з яких не може вирватися навіть світло, якщо потрапить усередину. Тому ці об'єкти називаються чорними дірами. У загальній теорії відносності Ейнштейна описано стандартну чорну діру, яка має горизонт подій, тобто межу, що відокремлює її від решти Всесвіту. Будь-які об'єкти, які перетнули горизонт подій, назавжди залишаються в чорній дірі. Модель стандартної чорної діри передбачає також наявність у її центрі сингулярності.

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

Сингулярність є проблемою, тому що в цьому місці закони фізики перестають працювати. Вчені приблизно розуміють, що відбувається за горизонтом подій до сингулярності, але що відбувається в цій точці з нескінченною щільністю, не зовсім зрозуміло. Проблема в тому, що закони загальної теорії відносності та квантової механіки руйнуються в сингулярності чорної діри.

Фізики за допомогою різних моделей давно намагаються позбутися сингулярності, і тепер учені запропонували дві альтернативні моделі чорних дір, де сингулярності немає. Тобто вчені припускають, що у Всесвіті можуть існувати чорні діри без сингулярності в центрі, що вирішує головну проблему чорних дір.

Фізики вважають, що існують три типи чорних дір:

• Стандартна чорна діра, де існує сингулярність і горизонт подій. Також вона має кільце світла, що оточувало її, створене матерією, що поглинається під впливом чорної діри.
• Звичайна чорна діра, яка має горизонт подій, але не має сингулярності. При цьому вона має кільце світла, а також внутрішній горизонт подій, який може являти собою вхід у червоточину замість сингулярності. Там матерія може утримуватися, або нескінченно, або ж певний час.
• Імітатор чорної діри відтворює зовнішні риси чорної діри, але не має ні сингулярності, ні горизонту подій, але має кільце світла. Передбачається, що такий об'єкт може являти собою червоточину, через яку можуть пройти інші об'єкти, що потрапили в таку чорну діру.

Нагадуємо, що теорія про червоточини передбачає, що в космосі можуть існувати області простору, які є своєрідним проходом між різними частинами космосу.

Фізики вважають, що за допомогою спостережень можна виявити звичайні чорні діри та імітатори чорних дір. Але потрібно ще визначити, які ефекти їх відрізняють від стандартної чорної діри. Можливо, більше інформації надійде від детекторів гравітаційних хвиль, оскільки вони можуть досліджувати всю чорну діру.

• Нагадуємо, що, мабуть, найвідомішою чорною дірою є та, що знаходиться в центрі нашої галактики Чумацький Шлях. Вона називається Стрілець А* і знаходиться на відстані приблизно 26 тисяч світлових років від нас. 1 світловий рік — це 9,5 трильйонів кілометрів. Маса нашої "рідної" чорної діри приблизно в 4 млн разів більша, ніж маса Сонця.

Як уже писав Фокус, нещодавно вчені виявили вперше самотню чорну діру, яка переміщається Всесвітом.

Також Фокус писав про те, що компанія SpaceX Ілона Маска тепер зможе здійснювати 25 запусків на рік найпотужнішої ракети у світі під назвою Starship. Ці запуски тепер відбуватимуться з найновішого міста штату Техас, де живуть співробітники SpaceX.