Ученые сломали представление о центре черной дыры: новая модель объяснила парадокс
Физики предложили новое объяснение того, что может происходить в центре черной дыры. Если раньше считалось, что существует бесконечно плотная точка, то новая теория описывает совсем другое строение этого загадочного объекта.
Об этом пишет РБК-Украина, ссылаясь на научное исследование, опубликованное в журнале Physical Review D.
Парадокс двух наблюдателей
Идея о том, что сингулярность безразмерная точка, сформировалась еще в 1930-х годах. Она была удобна для вычислений и легка для объяснения.
В 1960-х годах ученые выяснили, что в вращающихся черных дырах центробежная сила растягивает сингулярность в кольцо. Со всем тем, для статических черных дыр "точечная" модель оставалась неприкосновенной.
Чтобы проверить эту гипотезу, ученые Эндрю Гамильтон из Колорадского университета в Боулдере и Тайлер Макмакен из Мэрилендского университета провели мыслительный эксперимент.
Это мог бы видеть тот, кто падает через горизонт событий (схема: Эндрю Гамильтон)
Ученые смоделировали ситуацию, в которой два исследователя ныряют в черную дыру с противоположных сторон.
Какая участь их ждет?
По самой простой "школьной" теории, если сингулярность - это точка, оба космонавта должны непременно столкнуться или оказаться в одной и той же пространственно-временной координате.
По общей теории относительности во время падения экстремально искривленное пространство-время падает в центр быстрее света.
Это полностью разрывает причинно-следственную связь между наблюдателями. Они не могут обменяться ни одним сигналом, не знают о существовании друг друга и физически не способны встретиться.
Ученые подчеркивают: если пассажиры не могут попасть в одно и то же событие в пространстве и времени, они не могут направляться в одну точку.
Это противоречие исчезает только при одном условии - если сингулярность является раскидистой трехмерной поверхностью, которой каждый достается в своем собственном, изолированном месте.
"Я всегда шучу со студентами, что черные дыры постоянно бросают вызов моей интуиции. Да, это стало неожиданностью. Но в то же время это наконец-то расставило все на свои места", - отметил Эндрю Гамильтон.
Шаг к "теории всего"?
Открытие имеет огромное значение для базовой науки. Современная физика опирается на два "столпа": Общую теорию относительности Эйнштейна (описывающую гравитацию и космос) и квантовую механику (объясняющую мир атомов). Внутри черных дыр эти теории противоречат друг другу и ломаются.
Физики уже больше века ищут "квантовую гравитацию" - объединенную теорию, которая объяснит Вселенную на всех уровнях.
Переосмысление сингулярности как трехмерной поверхности изменяет математические условия, при которых привычные законы физики прекращают работу.
Именно эти граничные поверхности являются единственным местом во Вселенной, где квантовая гравитация проявляется в реальности, предоставляя учёным правильную исходную точку для дальнейших расчетов.