|
Что, если внутри чёрной дыры находится звезда
|
|
|
|
Этот вопрос часто возникает на каждом моём публичном выступлении, и у меня никогда не было на него хорошего ответа — ну, по крайней мере, уверенного. Что находится внутри чёрной дыры? Классический ответ — сингулярность. Пересекая горизонт событий, всё падает внутрь, к точке бесконечной плотности, где наши уравнения возвращают бессмыслицу. Это не столько ответ, сколько признание того, что у нас закончились знания в физике.
|
|
|
|
И тут появляются Чен Тан и Йонг-Цян Ван из Ланьчжоуского университета, которые опубликовали нечто гораздо более интересное. В своей статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, они описывают конфигурацию, которую с удивительной прямотой называют нейтронной звездой в чёрной дыре.
|
|
|
|
В основе этой концепции лежит идея прошлого года. Некоторые экзотические формы тёмной материи, расположенные в гало с определённым соотношением давления и плотности, могут создавать чёрные дыры без сингулярности в центре. Это так называемые «регулярные чёрные дыры», где уравнения остаются понятными на всём пути до центра. Тан и Ван задали вопрос, что произойдет, если поместить обычную нейтронную звезду в середину одного из таких гало.
|
|
|
|
Ответ, полученный с помощью стандартных уравнений звездной структуры, оказался необычным. Ниже определенной плотности гало ничего существенного не происходит, и вы получаете нейтронную звезду с облаком темной материи вокруг нее, слегка сжатую. Выше определенной плотности вся структура коллапсирует, и стабильного решения не существует.
|
|
|
|
|
|
|
Но между этими двумя значениями происходит нечто странное в пространстве непосредственно за звездой. Образуется оболочка. В одной из их моделей она простирается примерно на 10–12 километров (6,2–7,5 миль), при этом собственная поверхность звезды находится на глубине 8,5 километров (5,3 мили). Здесь геометрия меняется и становится геометрией внутренней части черной дыры. Другими словами, горизонт событий, но такой, который замыкается над звездой, а не создается ею. А внутри нейтронная звезда просто продолжает существовать: регулярная, структурированная и совершенно несингулярная.
|
|
|
|
Ключевой момент в этой модели заключается в том, что ничего не коллапсировало. Гравитация, создающая горизонт, исходит от звезды и гало вместе взятых, при этом темная материя вносит примерно такой же вклад в массу, как и сама звезда. Команда получает тот же результат, используя два разных описания вещества нейтронной звезды, что говорит о том, что это не артефакт какого-либо конкретного предположения.
|
|
|
|
Теперь оговорка, которую авторы четко указывают и которую следует четко отметить и здесь: требуемые плотности темной материи намного превышают все, чего астрономы ожидают от темной материи. Это не утверждение об объектах где-то там на небе, а скорее мысленный эксперимент с математическим обоснованием. Он говорит о том, что внутреннее пространство черной дыры не обязательно является концом физики. Существует, по крайней мере, одно решение, при котором это место, в котором что-то находится. Задача остается той же, что и с любой черной дырой: их нужно обнаружить, и, возможно, однажды один из этих необычных объектов будет найден.
|
|
|
|
Источник
|
