Черные дыры высших измерений: математическое открытие, меняющее понимание вселенной

Черная дыра в современном понимании изучается уже более 100 лет, начиная с 1916 года, когда физик Карл Шварцшильд опубликовал свою работу, вытекающую из теории гравитации Эйнштейна. Однако, как сказал математик Маркус Кури из Университета Стоуни Брук, "если взять область пространства с кучей материи, распределенной в ней, и спросить физика, сожмется ли эта область в черную дыру, у нас пока нет инструментов для ответа на этот вопрос."

Новые шаги к пониманию черных дыр

Кури и его коллеги — Свен Хирш, Димитре Казарас и Ийиу Чжан — выпустили работу , которая приближает нас к определению присутствия черных дыр, основанного исключительно на концентрации материи. Кроме того, их работа математически доказывает, что могут существовать черные дыры большего размера — четырех, пяти, шести или семи пространственных измерений, о чем раньше нельзя было с уверенностью говорить.

От гипотезы к черной дыре

В 1972 году физик Кип Торн выдвинул "гипотезу обруча", которая стала шагом в сторону понимания того, как несферический объект может сжаться в черную дыру. Однако эта гипотеза не была четко определена.

Позднее, в 1983 году, математики Ричард Шон и Шинг-Тун Яу доказали важную версию гипотезы обруча, показав, сколько материи должно быть запихнуто в данный объем, чтобы создать закрытую ловушечную поверхность.

Куб вместо обруча: новый подход

Недавняя работа предлагает альтернативу. Она опирается на уравнение Джанга и использует куб, который может быть серьезно деформирован, а не обруч. Это "напоминает идею Торна, используя квадратные обручи вместо традиционных круглых обручей," — сказал Кури.

Закрытая ловушечная поверхность образуется, если ученые найдут куб в пространстве, в котором концентрация материи велика по сравнению с размером куба. Это измерение намного легче проверить, поскольку требуется вычислить только расстояние между двумя ближайшими противоположными гранями куба.

Дальнейшие исследования и открытые вопросы

Команда не смогла перейти за пределы семи пространственных измерений из-за появления сингулярностей в их результатах. Логический следующий шаг — доказательство существования черных дыр на основе "квази-локальной массы".

Среди других открытых вопросов: должен ли объект быть сжат во всех трех пространственных измерениях для создания черной дыры или сжатие в двух или даже одном измерении достаточно? Эти и многие другие вопросы о черных дырах остаются открытыми, и ученые продолжают исследования, начатые более столетия назад.