Конец эпохи чёрных дыр: что скрывают гравастары?

Чёрные дыры, одни из самых загадочных объектов во Вселенной, способны деформировать пространство так сильно, что даже свет не может вырваться из их гравитационного поля. Однако новые исследования предполагают, что многие знания о чёрных дырах могут быть неверными.

Согласно исследованию, опубликованному в апреле в журнале Physical Review D , чёрные дыры могут быть вовсе не чёрными дырами, а гипотетическими объектами под названием "гравастары". Об этом рассказал один из авторов исследования, профессор физики Университета Гданьска Жуан Луис Роза.

Гравастары были предложены в 2001 году как альтернатива чёрным дырам. Они представляют собой звёзды, состоящие из вакуумной или тёмной энергии — той самой энергии, которая вызывает ускоренное расширение Вселенной.

Разрешение парадоксов чёрных дыр с помощью гравастаров

В 1915 году немецкий физик и астроном Карл Шварцшильд предсказал существование чёрных дыр, опираясь на расчёты, выполненные по общей теории относительности Альберта Эйнштейна. За прошедшие годы астрономические наблюдения казались подтверждали наличие объектов, похожих на чёрные дыры. Однако описание Шварцшильда имело недостатки.

В центре чёрной дыры, по теории, должна находиться точка бесконечно высокой плотности, называемая сингулярностью, где сосредоточена вся масса. Однако фундаментальная физика утверждает, что бесконечности не существуют, и их появление в любой теории указывает на её неполноту или ошибочность.

Эти проблемы указывают на необходимость разработки альтернативных моделей, и гравастар является одной из таких моделей. Главным преимуществом гравастаров является отсутствие сингулярностей.

Исследование гравастаров

Как и обычные чёрные дыры, гравастары должны возникать на финальной стадии эволюции массивных звёзд, когда энергия, выделяемая при термоядерном горении, уже не может преодолеть силу гравитации, и звезда коллапсирует в более плотный объект. Однако, в отличие от чёрных дыр, гравастары не имеют сингулярностей и представляют собой тонкие сферы материи, стабильность которых поддерживается тёмной энергией.

Роза и его коллеги исследовали взаимодействие частиц и излучения с гравастарами, используя теорию Эйнштейна. Они изучали, как выглядят массы горячей материи, окружающие сверхмассивные чёрные дыры, если они на самом деле являются гравастарами. Также были рассмотрены свойства "горячих точек" — гигантских пузырей газа, вращающихся вокруг чёрных дыр с околосветовыми скоростями.

Результаты показали поразительное сходство между излучениями материи гравастаров и чёрных дыр, что свидетельствует о том, что гравастары не противоречат наблюдениям учёных. Более того, гравастар должен выглядеть почти как чёрная дыра, создавая видимую тень.

Эта тень возникает не из-за захвата света в горизонте событий, а из-за гравитационного красного смещения, при котором свет теряет энергию, проходя через область с сильным гравитационным полем.

Перспективы дальнейших исследований

Поразительные сходства между моделью чёрной дыры Шварцшильда и гравастарами подчеркивают потенциал последних как реалистичной альтернативы без теоретических ловушек сингулярностей. Однако, для подтверждения этой теории необходимы эксперименты и наблюдения.

Для экспериментальной проверки результатов, исследователи рассчитывают на новое поколение наблюдательных экспериментов в области гравитационной физики. В частности, речь идёт о телескопе Event Horizon Telescope и инструменте GRAVITY+, установленном на Очень большом телескопе в Чили. Эти эксперименты нацелены на наблюдение процессов, происходящих в центрах галактик, включая Млечный Путь.