|
Коллапсирующие звезды порождают мини-вселенные
|
|
|
|
Звезды светят, потому что атомы в их недрах сливаются, высвобождая энергию. Когда очень массивная звезда исчерпывает свое ядерное топливо, давление излучения больше не может обеспечивать достаточную противодействующую силу гравитации. Затем звезда коллапсирует под действием собственной массы, пока не останется только одна точка: сингулярность.
|
|
|
|
Хотя образование черной дыры кажется правдоподобным, сами черные дыры продолжают представлять серьезные проблемы для науки. Как 10 миллиардов солнечных масс могут сконцентрироваться в одной крошечной точке? Как пространство-время может бесконечно искривляться в этой точке, сингулярности? На этом этапе законы физики перестают действовать, что делает невозможным предсказание дальнейших событий. Более того, черные дыры скрывают всю информацию от наблюдения: все, включая свет, безвозвратно исчезает за горизонтом событий.
|
|
|
|
Наполненные темной энергией
|
|
|
|
Поэтому возможно, что черные дыры на самом деле являются совершенно другими объектами, такими как ультракомпактные звезды, которые нельзя увидеть из-за их сильной гравитации и поэтому также называются гравастарами. Помимо обычной материи, присутствующей во внешних слоях, они были бы заполнены тёмной энергией, которая оказывает внешнее давление и стабилизирует их массу, стремящуюся к коллапсу. Гравитастры легче принять физикам, чем чёрные дыры, потому что они не обладают сингулярностью или горизонтом событий, и при этом почти так же массивны и компактны, как чёрные дыры. Однако оставалось неясным, как такие гравитастры могут формироваться на практике.
|
|
|
|
|
|
|
Теоретические физики Даниэль Ямпольски и профессор Лучано Реццолла впервые представили динамическое решение полевых уравнений общей теории относительности Альберта Эйнштейна, описывающее коллапс звезды, который мог бы привести к образованию такой гравитастры. Решение показало, что коллапс может инициировать создание мини-вселенной внутри коллапсирующей материи, не сильно отличающейся от Большого взрыва, из которого возникла наша Вселенная. Как и наша Вселенная, её расширение обусловлено тёмной энергией. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D.
|
|
|
|
Таким образом, расширение новой Вселенной противодействует гравитационным силам и останавливает коллапс звезды до того, как может образоваться черная дыра. В этом процессе устанавливается равновесие между расширяющейся мини-вселенной и коллапсирующей материей, и именно это равновесие приводит к образованию стабильной гравазвезды. Благодаря этому решению общей теории относительности физики из Франкфурта дали первый ответ на вопрос, который ученые обсуждали в течение 25 лет: как образуются гравазвезды во время коллапса обычной материи?
|
|
|
|
Путь для новой физики
|
|
|
|
Джампольский, открывший это решение в своей магистерской диссертации под руководством Реццоллы, объясняет: «Большой взрыв зарождающейся Вселенной может произойти, когда звезда уже коллапсировала почти до состояния черной дыры». Неразрешенное поведение чрезвычайно сжатой материи оставляет место для новой физики: «Легче представить, что Большой взрыв происходит только на очень поздней стадии, когда материя уже сжата до экстремальной степени, что приводит к новым эффектам».
|
|
|
|
Реццолла, профессор теоретической астрофизики в Университете имени Гёте, добавляет: «Поиск альтернатив черным дырам не должен означать скептицизм по отношению к черным дырам, которые по-прежнему представляют собой наиболее естественное и простое решение проблемы гравитационного коллапса. Однако, как ученые в целом и как теоретические физики в частности, крайне важно сохранять беспристрастный подход к тому, чего мы не знаем, и поэтому исследовать как общепринятые представления, так и более экзотические интерпретации. История учит нас, что нередко последние перерастают в первые».
|
|
|
|
Источник
|
