Учёные предложили альтернативу чёрным дырам: объекты, внутри которых рождаются вселенные

Чёрные дыры — одни из самых загадочных объектов во Вселенной. Но группа физиков из Германии предложила гипотетическую альтернативу: «гравастары» — объекты, которые выглядят как чёрные дыры, но не имеют сингулярности и горизонта событий. Внутри них, по расчётам, может скрываться мини-вселенная, расширяющаяся наружу и удерживающая коллапсирующую материю в равновесии. Если такая структура существует, она может полностью изменить наше понимание космоса.

Идея гравастаров возникла не на пустом месте. Её предложили Даниэль Ямпольски и Лучано Реццола из Института теоретической физики во Франкфурте. В статье, опубликованной в Physical Review D, они впервые смоделировали процесс формирования такого объекта. В отличие от чёрной дыры, которая сжимает всю материю в бесконечно плотную точку — сингулярность, — гравастар представляет собой пузырь, внутри которого доминирует тёмная энергия. Это таинственная сила, которая заставляет Вселенную расширяться с ускорением.

Как устроен гравастар

Представьте себе облако пыли, которое под действием собственной гравитации начинает сжиматься. В центре облака возникает так называемая «область де Ситтера» — маленький пузырь, внутри которого пространство расширяется. Этот пузырь — по сути мини-вселенная. Внешнее давление коллапсирующей материи пытается его раздавить, но внутренняя сила тёмной энергии толкает его наружу. В результате эти две силы приходят в равновесие: коллапс останавливается, но объект остаётся крайне компактным. Для внешнего наблюдателя гравастар выглядит практически как чёрная дыра — настолько же массивный и тёмный.

Главное отличие от чёрной дыры — у гравастара нет горизонта событий, той границы, за которой ничто не может вернуться. Это значит, что гипотетически из гравастара может выходить информация. Однако проверить это невозможно: гравастар, если он существует, почти неотличим от чёрной дыры.

Почему это важно

Если гравастары действительно существуют, это меняет наше понимание самых экстремальных объектов во Вселенной. Чёрные дыры долгое время оставались теоретическими объектами, которые нарушают законы физики в своей сингулярности. Гравастар предлагает способ избежать этого нарушения: вместо бесконечной плотности — расширяющийся пузырь, вместо горизонта событий — гладкая граница. Это делает гравастары привлекательными для физиков-теоретиков, которые ищут способы объединить общую теорию относительности и квантовую механику.

Пока что гравастары остаются чисто математической конструкцией. Учёные не знают, существуют ли они в реальности. Но сам факт того, что физики могут смоделировать их формирование, открывает новые горизонты для исследований. И если когда-нибудь астрономы обнаружат объект, который ведёт себя как чёрная дыра, но не имеет её характерных признаков, это может стать первым доказательством того, что внутри таких объектов скрываются целые вселенные.

Другие открытия недели

Помимо гравастаров, учёные сделали ещё несколько удивительных открытий. Сейсмическая волна от землетрясения в Тохоку-Оки 2011 года отразилась от ядра Земли и через 13 минут ударила по поверхности Японии, сместив весь материк на шесть миллиметров к востоку. Это первый случай, когда сейсмическая волна, прошедшая через ядро, вызвала смещение тектонических плит. Протяжённость зоны смещения достигла 3000 километров — больше, чем всё побережье Японии.

В образце железомарганцевой корки со дна Тихого океана обнаружили изотопы плутония-244 — следы редкого r-процесса, который произошёл при столкновении нейтронных звёзд более 100 миллионов лет назад. Эти изотопы накапливались на Земле на протяжении миллионов лет, и их изучение помогает понять, как происходило обогащение Солнечной системы тяжёлыми элементами.

Исследование бабочек-геликоний показало, что некоторые из них живут до 380 дней — в 25 раз дольше своих близких родственников. Причина — питание пыльцой, которое обеспечивает дополнительное питание и замедляет старение. Это открытие может помочь понять механизмы старения у других животных, хотя для людей пыльца, увы, не работает.