Физики предложили оставить черные дыры без сингулярности и горизонта событий
Многие физики, основываясь на общей теории относительности, полагают, что в центре черной дыры есть сингулярность — область пространства-времени, в которой формально сосредоточена вся масса объекта. Она окружена горизонтом событий, делающим внутреннюю часть космического «монстра» недоступной для наблюдений. Но можно ли «убрать» эти компоненты из уравнения? Так поступили авторы нового исследования, представив альтернативные модели черных дыр без сингулярности и в ряде случаев горизонта событий.
Классическая модель черных дыр, предполагающая наличие сингулярности в их центрах, основана на решении уравнений Эйнштейна, предложенном в 1916 году немецким физиком и астрономом Карлом Шварцшильдом. В нем черная дыра не имеет ни электрического заряда, ни углового момента, то есть не вращается. Но возникает проблема: из-за наличия сингулярности невозможно проследить эволюцию материи, попавшей внутрь. Это указывает на неполноту стандартной трактовки общей теории относительности, которая «ломается» в столь экстремальных условиях.
Вот почему некоторые ученые считают, что физически реалистичная теория гравитации должна устранять сингулярности, заменяя их на конечные структуры — например, на область высокой, но ограниченной плотности, или на переход в другой регион пространства-времени. В некоторых моделях горизонт событий можно заменить на временный или полностью его устранить.
В ноябре 2024 года в Институте фундаментальной физики Вселенной (Италия) состоялась научная конференция, посвященная обсуждению несингулярных (альтернативных) моделей черных дыр. По ее итогам международная исследовательская группа подготовила обзор, в котором систематизировала современные подходы и выделила два ключевых класса объектов: так называемые регулярные черные дыры (regular black holes) и имитаторы черных дыр (black hole mimickers).
Регулярные черные дыры сохраняют такие внешние характеристики классических объектов, как горизонт событий, но «теряют» сингулярность за счет внутренней геометрии: в их центре может располагаться ядро с конечной плотностью или структура, напоминающая червоточину. Горизонт событий при этом может быть нестабильным или временным.
Имитаторы, напротив, не содержат ни горизонта событий, ни сингулярности и представляют собой ультракомпактные, но устойчивые астрофизические объекты, такие как гипотетические гравастары или проходимые червоточины. Внешне они могут напоминать черные дыры, но отличаются по внутреннему устройству.
Несмотря на теоретическую привлекательность альтернативных моделей, их экспериментальное подтверждение — задача невероятно сложная. Современные данные — включая «фотографии» сверхмассивных черных дыр и сигналы гравитационных волн — пока не позволяют надежно отличить классические черные дыры от их теоретических аналогов.
Сделать это, по мнению авторов статьи, можно, отслеживая эхосигналы в гравитационных волнах (возникают при слиянии компактных объектов) и анализируя излучение падающего вещества — в том числе нестандартные всплески, временные задержки и изменения в поляризации света. Текст научной работы, принятой к публикации в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, представлен на сервере препринтов Корнеллского университета.
Рассматривать полученные результаты как готовую теорию не стоит, однако как направление для будущих исследований — вполне: регулярные черные дыры и имитаторы — это не просто математические альтернативы, а попытка переосмыслить природу пространства, времени и материи в экстремальных гравитационных условиях. Такие конструкции, по мнению физиков, могут сыграть ключевую роль в построении полной теории квантовой гравитации.
Существуют и физические теории, устраняющие сингулярность в черных дырах без избавления от горизонта событий — в частности, такова модель черных дыр в работах физика Николая Горькавого.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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