Черные дыры являются одними из самых загадочных объектов во Вселенной, способных так сильно деформировать ткань пространства вокруг себя, что даже свет не может вырваться из их гравитационной хватки. Но оказывается, что многое из того, что ученые знают об этих загадочных объектах, может быть неверным.
Согласно новому исследованию, опубликованному в апреле в журнале Физический обзор DЧерные дыры на самом деле могут быть совершенно разными небесными объектами, известными как гравастары.
«Гравастары — это гипотетические астрономические объекты, которые были завезены [in 2001] как альтернатива черным дырам», — соавтор исследования. Жоау Луис Роса, профессор физики Гданьского университета в Польше, рассказал Live Science по электронной почте. «Их можно интерпретировать как звезды, состоящие из энергии вакуума или темная энергия: тот же тип энергии, который способствует ускоренному расширению Вселенной».
Разрешение парадоксов черных дыр с помощью гравастаров
Карл Шварцшильд, немецкий физик и астроном, впервые предсказал черные дыры в 1915 году на основе расчетов с использованием теории Альберта Эйнштейна. общая теория относительности.
За прошедшие годы астрономические наблюдения, казалось бы, подтвердили существование объектов, напоминающих черные дыры. Однако описание этих космических тел Шварцшильдом имеет некоторые недостатки.
В частности, прогнозируется, что центр черной дыры будет точкой бесконечно высокой плотности, называемой сингулярностью, где сосредоточена вся масса черной дыры, но фундаментальная физика учит нас тому, что бесконечностей не существует, а их появление в любой теории сигнализирует о ее неточности или неполноте.
«Эти проблемы указывают на то, что в модели черной дыры что-то не так или неполно, и что необходима разработка альтернативных моделей», — сказала Роза. «Гравастар — одна из многих предложенных альтернативных моделей. Главное преимущество гравастаров в том, что они не имеют особенностей».
Связанный: Исследование предполагает, что новый «сбой» в теории относительности Эйнштейна может переписать правила Вселенной
Подобно обычным черным дырам, гравастары должны возникать на завершающем этапе эволюции массивных звезд, когда энергии, выделяющейся при термоядерном сгорании вещества внутри них, уже недостаточно для преодоления силы гравитации, и звезда коллапсирует в гораздо более плотную массу. объект. Но в отличие от черных дыр, гравазвезды не имеют сингулярностей и считаются тонкими сферами материи, стабильность которых поддерживается содержащейся в них темной энергией.
Чтобы выяснить, являются ли гравазвезды жизнеспособной альтернативой сингулярным черным дырам, Роза и его коллеги исследовали взаимодействие частиц и излучения с этими гипотетическими объектами.
С использованием ЭйнштейнВ рамках теории авторы исследовали, как бы выглядели огромные массы горячей материи, окружающие сверхмассивные черные дыры, если бы эти черные дыры на самом деле были гравазвездами. Они также тщательно исследовали свойства «горячие точки«— гигантские газовые пузыри, вращающиеся вокруг черных дыр на околосветовой скорости.
Их результаты выявили поразительное сходство между выбросами материи гравазвезд и черных дыр, что позволяет предположить, что гравазвезды не противоречат экспериментальным наблюдениям ученых за Вселенной. Более того, команда обнаружила, что сама гравазвезда должна выглядеть почти как единственная черная дыра, создающая видимую тень.
«Эта тень вызвана не захватом света горизонтом событий, а несколько другим явлением, называемым «гравитационным красным смещением», заставляющим свет терять энергию, когда он движется через область с сильным гравитационным полем», — сказала Роза. «Действительно, когда свет, излучаемый из областей, близких к этим альтернативным объектам, достигает[es] в наших телескопах большая часть энергии была бы потеряна в гравитационном поле, что привело бы к появлению этой тени».
Поразительное сходство между моделью черной дыры Шварцшильда и гравазвездами подчеркивает потенциал последней как реалистичной альтернативы, свободной от теоретических ловушек сингулярностей.
Однако эта теория должна быть подкреплена экспериментами и наблюдениями, которые, по мнению авторов исследования, могут вскоре быть проведены. Хотя гравазвезды и сингулярные черные дыры могут вести себя одинаково во многих отношениях, тонкие различия в излучаемом свете потенциально могут их различать.
«Чтобы проверить наши результаты экспериментально, мы рассчитываем на следующее поколение наблюдательных экспериментов в гравитационной физике», — сказала Роза, имея в виду охоту за черными дырами. Телескоп горизонта событий и ГРАВИТАЦИЯ+ инструмент добавляется к Очень Большому Телескопу в Чили. «Эти два эксперимента направлены на внимательное наблюдение за тем, что происходит вблизи центров галактик, в частности, нашей собственной. Млечный Путь.»
