Физик допустил существование черных дыр без сингулярности
Черные дыры, возможно, не такие «сломанные» объекты, как считалось полвека. Автор нового исследования показал, что даже в рамках Общей теории относительности черная дыра может избежать сингулярности — точки, где законы физики перестают работать. Если он прав, новая теория гравитации для «спасения» физики внутри космических «монстров» не понадобится.
Классическое представление о черных дырах (ЧД) появилось более века назад благодаря решению уравнений Эйнштейна немецким астрономом и физиком Карлом Шварцшильдом. Согласно его модели, после гравитационного коллапса может образоваться область с центральной сингулярностью и горизонтом событий. Последний действует как граница: все, что ее пересекает, уже не может вернуться обратно или выпустить информацию наружу. Это делает внутреннее устройство черных дыр недоступным для наблюдений.
У такой картины, однако, есть проблема: сингулярность означает, что математическое описание пространства-времени «ломается». Поскольку физики не могут проследить, что именно происходит с материей после попадания внутрь горизонта событий, некоторые ученые считают, что реалистичная теория гравитации должна каким-то образом устранять сингулярности, заменяя их на конечные структуры, например, сверхплотное ядро или переход в другую область пространства-времени.
За последние годы появилось множество альтернативных моделей. Одни из них — так называемые регулярные черные дыры — сохраняют горизонт событий, но избавляются от сингулярности благодаря особой внутренней геометрии. Другой класс объектов — имитаторы черных дыр. Они могут не иметь ни сингулярности, ни горизонта событий вообще. К ним относят, например, гипотетические гравастары и некоторые типы проходимых червоточин. Снаружи они могут выглядеть почти как обычные черные дыры, однако внутренняя структура совершенно иная.
На этом фоне новая работа физика Франческо Ди Филиппо (Francesco Di Filippo) из Института теоретической физики в Германии выглядит особенно интересно. Он изучил сценарий формирования заряженной черной дыры, которая постепенно испаряется благодаря излучению Хокинга. Этот квантовый эффект британский физик Стивен Хокинг предсказал еще в 1970-х годах. Согласно нему, ЧД могут медленно терять массу, испуская частицы.
Поясним: в классической картине ОТО коллапс массивной звезды приводит к образованию сингулярности. Ди Филиппо, однако, показал, что изменить финал может сочетание двух эффектов. Первый — электромагнитное отталкивание внутри заряженной ЧД. Второй — само излучение Хокинга, которое нарушает так называемые энергетические условия, что лежат в основе теорем о неизбежности сингулярности. В результате коллапс может остановиться раньше, чем вещество сожмется в бесконечно плотную точку.
Более того, в некоторых сценариях исчезает не только сингулярность, но и горизонт событий. По мере испарения внутренний и внешний горизонты могут сближаться и в итоге полностью исчезнуть. Тогда вещество, оказавшееся внутри, теоретически получает возможность снова покинуть область сильной гравитации, а пространство-время остается предсказуемым.
Фактически новое исследование объединяет сразу два направления современной теоретической физики. С одной стороны, идеи регулярных черных дыр, в которых нет сингулярности. С другой — модели объектов, способных обходиться даже без горизонта событий. При этом Ди Филиппо не пришлось вводить экзотическую материю или переписывать уравнения Эйнштейна. Все механизмы уже известны: гравитация, электромагнитное отталкивание и квантовое испарение.
Правда, эти модели пока что остаются теоретическими. Современные наблюдения — включая «фотографии» сверхмассивных черных дыр и регистрацию гравитационных волн — еще не позволяют надежно отличить классическую ЧД от ее альтернативных версий. Ученые тем не менее уже предложили способы проверки. Можно, например, искать необычные «эхосигналы» в гравитационных волнах после слияния компактных объектов или анализировать нестандартные всплески излучения вещества вблизи горизонта событий.
Автор научной работы, опубликованной в журнале Physical Review Letters, также отметил, что речь не идет о готовой замене классической теории ЧД. Подобные исследования, однако, становятся важным шагом к пониманию того, как ОТО и квантовые эффекты могут совместно описывать экстремальные объекты. Если эти идеи получат подтверждение, черные дыры перестанут быть областями, где ломается физика, а превратятся в еще один, пусть и экстремальный, пример того, как Вселенная подчиняется единым законам.
Telegram 
Дзен 
VK Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
Лесные пожары не только загрязняют воздух, но и неожиданно помогают природе. Американские ученые выяснили, что дожди, проходящие через дымовые тучи, превращаются в настоящие питательные растворы. Очищая задымленный воздух, такие ливни смывают на землю и в водоемы главные элементы для роста растений.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии