Ученые выяснили, как ведут себя черные дыры-«бублики»
РИА Новости. Физики-теоретики построили первую модель экзотической черной дыры-«бублика», которая, как оказалось, будет нарушать постулаты теории относительности Эйнштейна в пяти и более многомерном пространстве, и будет видна для наблюдателей извне, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Сверхмассивная черная дыра в представлении художника,
вырабатывающая сверхсильные «ветра»
© ESA/ATG medialab
«Если так называемые голые сингулярности существуют, то тогда общая теория относительности просто перестает работать. И если она больше не работает, то падает вся построенная физика – мы больше ничего не сможем предсказать, что происходит во Вселенной.
В таком случае мы больше не сможем воспринимать ОТО в качестве единственной теории, описывающей поведение бытия», — заявил Саран Туньясувунакул (Saran Tunyasuvunakool) из Кембриджского университета (Великобритания).
Туньясувунакул и его коллеги заявляют, что подобные «голые сингулярности» могли бы существовать во Вселенной, если бы у нее было пять или более измерений, просчитав поведение крайне необычной черной дыры при помощи суперкомпьютера COSMOS в Кембридже.
Как объясняют ученые, теория относительности предсказывает, что во Вселенной могут существовать так называемые сингулярности – точки, обладающие бесконечно высокой плотностью и какой угодно массой. Частным случаем сингулярности являются хорошо известные всем черные дыры.
Такие объекты, в соответствии с принципом «космической цензуры» Пенроуза-Хокинга, невозможно увидеть, так как они будут отделены от всей остальной Вселенной горизонтом событий – сингулярность находится внутри воображаемой сферы, из которой даже свет не сможет выбраться из-за сверхсильного притяжения черной дыры. Исполнение этого принципа крайне важно для физики, так как открытие «голой сингулярности», хотя бы в теоретическом виде, будет означать, что вся современная физическая наука является неправильной.
В начале 2000 годов, по словам авторов статьи, физики обнаружили, что горизонт событий у сингулярности может быть не только сферообразным, но и похожим на своеобразный «бублик», если исходный материал, из которого родилась черная дыра, вращался достаточно быстро, и если Вселенная включает в себя не четыре, а пять и более измерений. Такая черная дыра будет крайне нестабильной, и структура ее горизонта событий будет постоянно меняться.
Туньясувунакул и его коллеги решили проверить, будет ли работать теория относительности и «космическая цензура» для таких объектов, создав компьютерную модель подобной черной дыры в пятимерном пространстве.
Как показали эти расчеты, возможны два сценария поведения такой сингулярности, «хороший» и «плохой». Первый подразумевает превращение «бублика» в обычную сферическую черную дыру, а второй – рождение «голой сингулярности».
События развиваются по первому сценарию в том случае, если «бублик» горизонта событий у этого объекта является изначально достаточно толстым. В таком случае после формирования черной дыры по кольцу будут идти своеобразные «волны», оно начнет сжиматься с разных сторон и в конечном итоге сколлапсирует в сферу.
Однако если это кольцо будет изначально тонким, то такие деформации приведут к появлению своеобразных «бугров» в некоторых его частях и утончению «бублика» в других его участках. В конечном итоге кольцо разорвется на «капли», и возникнет голая сингулярность, которую в принципе можно будет увидеть.
Таким образом, можно говорить, что принцип «космической цензуры» и общая теория относительности могут гипотетически нарушаться в пятимерном пространстве. Мы, как сегодня считают физики и как считал сам Эйнштейн, живем в четырехмерном пространстве, поэтому в принципе ОТО ничего не угрожает, так как астрономы вряд ли найдут подобные черные дыры-«бублики».
Тем не менее, как подчеркивают Туньясувунакул и его коллеги, такая вероятность все же имеется — теории струн предсказывают, что мы на самом деле живем не в четырехмерном, а в 11-мерном пространстве, семь измерений которого «свернуты» и невидимы для нас. Проверить существование этих измерений, как надеются исследователи, поможет обновленный БАК, где в конце прошлого года ученые зафиксировали первые возможные следы «новой физики», не укладывающейся в стандартную картину Вселенной.
Источник: РИА Новости
