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 Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
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.
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