Астрономы засомневались в существовании черных дыр

Долгое время черные дыры всецело владели воображением публики и были предметом массовой культуры, от сериалов до Голливуда. О них практически ничего не известно, кроме того, что это самые темные и плотные объекты во вселенной, покинуть которые не может даже свет. Одно из исследований, опубликованных на днях Phys.org, еще больше подливает масла в огонь: черных дыр не существует.

Путем слияния двух, казалось бы, противоречивых теорий, Лаура Мерсини-Хоутон, профессор физики Колледжа искусств и наук Chapel Hill, математически доказала, что черные дыры могли никогда и не образоваться. Работа не только заставит ученых переосмыслить ткань пространства-времени, но и само происхождение вселенной.

«Я еще не оправилась от шока, — говорит Мерсини-Хоутон. — Мы изучали эту проблему в течение более чем 50 лет и ее решение дает нам много пищи для размышлений».

В течение многих лет полагали, что черные дыры образуются, когда массивная звезда коллапсирует под действием собственной гравитации в одну точку пространства — представьте, что Земля сплющится в шарик размером с орех — которая называется сингулярностью. Сингулярность окружает невидимая оболочка, известная как горизонт событий, и пересечение горизонта событий означает, что ничто уже не вернется обратно. Это та точка, за которой гравитационное притяжение черной дыры становится настолько мощным, что ничто не может избежать его, даже свет.

Причина того, что черные дыры настолько странные, заключается в том, что в них сталкиваются две самые фундаментальные теории во вселенной. Теория гравитации Эйнштейна предсказывает образование черных дыр, но фундаментальный закон квантовой теории гласит, что информация из вселенной никогда не может исчезнуть насовсем. Попытки совместить две эти теории приводят к математическим бессмыслицам и стали известны как парадокс потери информации.

В 1974 году Стивен Хокинг использовал квантовую механику, чтобы показать, что черные дыры испаряются. С тех пор ученые стали обнаруживать все больше и больше следов в космосе, которые согласуются с этим излучением, выявляя все больше и больше черных дыр во вселенной.

Мерсини-Хоутон описывает совершенно новый сценарий. Она соглашается с Хокингом, что когда звезда коллапсирует под действием собственной гравитации, она производит излучение Хокинга. Но в своей работе Мерсини-Хоутон показывает, что излучая, звезда также теряет массу. Настолько сильно, что по мере сокращения у нее не хватит плотности стать черной дырой.

Перед тем как может сформироваться черная дыра, умирающая звезда разбухает в последний раз и затем взрывается. Не образуется ни сингулярности, ни горизонта событий. Просто нет такой вещи, как черная дыра.

Работа, опубликованная в arXiv.org, предлагает точные численные решения этой проблемы и была проделана в сотрудничестве с Харальдом Пайффером, экспертом по числовой относительности в Университете Торонто.

Экспериментальные данные в один прекрасный день вполне могут предоставить физическое доказательство того, что черных дыр не существует во Вселенной. Пока же Мерсини-Хоутон говорит, что математическая часть ее работы завершена.

Многие физики и астрономы считают, что наша Вселенная возникла из сингулярности, которая начала расширяться с момента Большого Взрыва. Однако если сингулярности не существует, физикам придется переосмыслить свои идеи Большого Взрыва.

«Долгие годы физики пытались объединить две теории — теорию гравитации Эйнштейна и квантовую механику — но конкретно этот сценарий гармонично объединяет две теории вместе. И это серьезно».