Пятимерная чёрная дыра бросает вызов общей теории относительности
|
Вот уже сто лет представления учёных об устройстве Вселенной основываются на общей теории относительности Альберта Эйнштейна, согласно которой гравитация представляет собой искривление материей пространственно-временного континуума. Это положение позволяет оценивать возраст звёзд и с уверенностью полагаться на системы глобального позиционирования и навигации. |
Казалось бы, за столь долгий срок расчёты великого физика должны были выдержать все вызовы. Однако во Вселенной есть места, где общая теория относительности перестаёт действовать. Сингулярность – область внутри чёрной дыры, где гравитация настолько велика, что все наши представления о пространстве, времени и законах физики рушатся. |
Чёрные дыры стали для физиков настоящим кошмаром, и единственным утешением служит то, что они скрываются за горизонтом событий, из пределов которого не может вырваться ничего, включая свет и радиоволны, а следовательно, их крайне сложно изучить. Получается, что чёрные дыры фактически вырезаны из нашей Вселенной "космической цензурой", и многие учёные предлагают просто не обращать на них внимания, как на несуществующие для любых практических целей объекты. |
"Гипотеза "космической цензуры" гласит, что пока сингулярность остаётся скрытой за горизонтом событий, она не вступает в противоречие с общей теорией относительности, – говорит в пресс-релизе один из авторов нового исследования Маркус Кунеш (Markus Kunesch) из Кембриджского университета. – До тех пор пока действует эта гипотеза, можно смело предсказать будущее Вселенной за пределами чёрных дыр, что мы и пытаемся сделать в физике в настоящее время". |
Но если предположить, что сингулярность может существовать за пределами горизонта событий, она будет представлять собой объект, стремящийся к бесконечной плотности, который можно будет наблюдать со стороны. И пока телескопы не наблюдают ничего подобного в окрестностях нашей галактики, физики-теоретики предположили, что такая "голая сингулярность" может скрываться в неизвестных нам измерениях. |
"Если окажется, что голая сингулярность существует, это полностью разрушит общую теорию относительности, потому что она потеряет всякую предсказательную силу и не сможет более объяснять устройство Вселенной", – говорит другой соавтор работы Саран Туниасувунакул (Saran Tunyasuvunakool). |
Теория Эйнштейна ничего не говорит о том, в скольких измерениях существует наша Вселенная. Мы воспринимаем окружающий мир в трёх измерениях, которые в дополнении с четвёртой величиной – временем, образуют полотно пространства-времени, колебания которого поймали детекторы обсерватории LIGO. Но, например, согласно теории струн, может существовать до 11 измерений, одни из которых проявляют себя в масштабах космоса, а другие находятся на квантовом уровне и могут быть обнаружены только в экспериментах с очень высокими энергиями, как те, что проводятся на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН. |
Кунеш, Туниасувунакул и их коллеги с помощью суперкомпьютера COSMOS смоделировали, как чёрная дыра будет вести себя в пятимерном пространстве. Такие объекты уже были описаны теоретиками в 2002 году, но только сейчас их динамика была исследована на модели. |
Учёные обнаружили, что в большинстве случаев такая чёрная дыра представляет собой сферу, окружённую горизонтом событий, и ничем не отличается от тех, что существуют в нашей Вселенной. Но иногда на ранних стадиях формирования образуется тонкое "чёрное кольцо". Эта структура крайне нестабильна и чаще всего должна сворачиваться всё в ту же сферу. Но если кольцо очень тонкое, на отдельных его участках будут расти более плотные выпуклости. В конечном итоге перемычки между этими сгустками порвутся, и кольцо распадётся на несколько небольших чёрных дыр без горизонта событий, которые и будут представлять собой видимую "голую сингулярность". |
Если такая модель может реализоваться в реальном мире, и учёные когда-нибудь смогут наблюдать объект, сжимающийся к бесконечной плотности, это нарушит всё наши представления об устройстве Вселенной, потому что в физике, если оказывается неверным один закон, он тянет за собой все остальные. |
Исследователи склоняются к мнению, что теория "космической цензуры" верна для нашего четырёхмерного пространства-времени. Но если она будет опровергнута в других измерениях, потребуется альтернативная гипотеза, объясняющая устройство Вселенной. И одним из кандидатов на пост Теории всего является теория квантовой гравитации, которая хоть и не объясняет сингулярность, но дарует нам новую физику, которая гораздо точнее описывает сингулярность, чем расчёты Эйнштейна. |
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2724624 |
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|