|
Возникновение черных дыр под действием силы тяжести
|
|
|
|
Традиционные черные дыры, предсказанные общей теорией относительности Альберта Эйнштейна, содержат так называемые сингулярности, то есть точки, в которых нарушаются законы физики. Определение того, как разрешаются сингулярности в контексте квантовой гравитации, является одной из фундаментальных проблем теоретической физики.
|
|
|
|
Теперь группа экспертов из Института космических наук Барселонского университета (ICCUB) впервые описала создание обычных черных дыр в результате гравитационного воздействия и без необходимости существования экзотической материи, требуемой некоторыми предыдущими моделями.
|
|
|
|
Это открытие, опубликованное в журнале Physics Letters B, открывает новые перспективы для улучшения нашего понимания квантовой природы гравитации и истинной структуры пространства-времени.
|
|
Черные дыры без сингулярностей
|
|
|
|
Термин "экзотическая материя" относится к типу материи, которая обладает необычными свойствами, не присущими обычной материи. Она часто имеет отрицательную плотность энергии, создает отталкивающие гравитационные эффекты и может нарушать определенные энергетические условия в общей теории относительности.
|
|
|
|
Экзотическая материя в основном является теоретической и не наблюдалась в природе, но используется в моделях для изучения таких концепций, как червоточины, перемещения со сверхсветовой скоростью и разрешение сингулярностей черных дыр.
|
|
|
|
|
|
|
Новое исследование математически демонстрирует, что бесконечная серия гравитационных поправок более высокого порядка может устранить эти особенности и привести к образованию так называемых обычных черных дыр.
|
|
|
|
В отличие от предыдущих моделей, для которых требовалась экзотическая материя, это новое исследование показывает, что чистая гравитация — без дополнительных полей материи — может генерировать обычные черные дыры без сингулярностей.
|
|
|
|
Это открытие представляет собой значительный отход от предыдущих теорий и упрощает условия, необходимые для существования обычных черных дыр.
|
|
|
|
"Прелесть нашей конструкции в том, что она основана только на модификациях уравнений Эйнштейна, которые естественным образом предсказываются квантовой гравитацией. Никаких других компонентов не требуется", - говорит исследователь Пабло А. Кано с кафедры квантовой физики и астрофизики физического факультета ICCUB.
|
|
|
|
Теории, разработанные командой ICCUB, применимы к любому измерению пространства-времени, большему или равному пяти. "Причина рассмотрения больших пространственно-временных измерений чисто техническая, - говорит Кано, - поскольку это позволяет нам уменьшить математическую сложность задачи".
|
|
|
|
Однако исследователи говорят, что "те же выводы должны быть применимы и к нашему четырехмерному пространству-времени".
|
|
|
|
"Большинство ученых согласны с тем, что особенности общей теории относительности в конечном итоге должны быть устранены, хотя мы очень мало знаем о том, как этого можно достичь. Наша работа представляет собой первый надежный механизм для достижения этой цели, хотя и при определенных предположениях о симметрии", - объясняет Роби Хеннигар (Robie Hennigar) (UB и ICCUB).
|
|
|
|
"Пока неясно, как природа препятствует образованию сингулярностей во Вселенной, но мы надеемся, что наша модель поможет нам лучше понять этот процесс", - говорит Хеннигар.
|
|
|
|
Исследуя открытия в астрофизических сценариях
|
|
|
|
В исследовании также рассматриваются термодинамические свойства этих обычных черных дыр и выясняется, что они соответствуют первому закону термодинамики. Разработанные теории обеспечивают надежную основу для понимания термодинамики черных дыр совершенно универсальным и однозначным образом. Такая последовательность придает выводам достоверность и потенциальную применимость.
|
|
|
|
Исследователи планируют распространить свою работу на четырехмерное пространство-время и изучить последствия своих открытий в различных астрофизических сценариях. Они также намерены исследовать стабильность и возможные наблюдательные признаки этих обычных черных дыр.
|
|
|
|
"Эти теории не только предсказывают существование черных дыр без сингулярностей, но и позволяют нам понять, как формируются эти объекты и какова судьба вещества, попадающего в черную дыру. Мы уже работаем над этими вопросами и ожидаем получить действительно захватывающие результаты", - заключает Кано.
|
|
|
|
Источник
|
