Без сингулярності: фізики з'ясували, що квантова гравітація вирішує загадку чорних дір

Фізики створили нову модель створення чорних дір з використанням чистої гравітації і без екзотеричної матерії. Нова модель кидає виклик попереднім теоріям і наближає до розуміння справжньої природи простору-часу. Дослідження опубліковано в журналі Physics Letters B, пише SciTechDaily.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вважається, що чорна діра, як її описує загальна теорія відносності Ейнштейна, містить усередині сингулярність. Це точка, де перестають працювати закони фізики через нескінченне викривлення простору-часу. Фокус уже докладно писав про те, що з себе представляє центр чорної діри, згідно з наявними теоріями.

Розуміння того, як сингулярність може бути вирішена в рамках квантової гравітації, залишається однією з найбільших проблем у теоретичній фізиці. Тепер же автори нового дослідження зробили важливе відкриття. Вони вперше продемонстрували, що чорні діри можуть формуватися виключно за рахунок гравітаційних ефектів, і їм не потрібна екзотична матерія, як припускають наявні моделі. Це відкриття пропонує новий шлях для розуміння квантової природи гравітації і може змінити уявлення про простір-час.

Екзотичною матерією називають такий тип матерії, що має властивості, яких немає у звичайної матерії. Екзотична матерія має від'ємну густину енергії, створює відштовхувальні гравітаційні ефекти і може порушувати певні енергетичні умови в загальній теорії відносності Ейнштейна. Хоча екзотичну матерію ще ніхто ніколи не бачив, її використовують для вивчення потенційних червоточин, а також можливості подорожей у космосі з надсвітловою швидкістю та розв'язання сингулярності чорних дір.

Нова математична модель фізиків показує, що чиста гравітація без екзотичної матерії може створювати звичайні чорні діри без сингулярності. Це відкриття значно спрощує умови, необхідні для створення звичайних чорних дір. За словами фізиків, їхня модель ґрунтується лише на модифікаціях рівнянь Ейнштейна, природним чином передбачених квантовою гравітацією.

Водночас нова теорія застосовна до будь-якого простору-часу, якщо він складається з п'яти або більше вимірів. Але фізики кажуть, що ті самі висновки мають застосовуватися до нашого звичайного чотиривимірного простору-часу, де існує три виміри простору й один вимір часу. Автори дослідження кажуть, що поки неясно, як Всесвіт запобігає утворенню сингулярності, але вважають, що нова модель допоможе з'ясувати це.

Фізики також у рамках дослідження вивчили термодинамічні властивості створених за допомогою квантової гравітації звичайних чорних дір і з'ясували, що вони відповідають першому закону термодинаміки. За словами вчених, нова теорія не тільки передбачає існування чорних дір без сингулярності, а й дає змогу зрозуміти, як формуються ці об'єкти і якою є доля матерії, що падає в чорну діру.

Як уже писав Фокус, ще одне відкриття фізиків кидає виклик теорії. Вчені виявили несподіваний сюрприз всередині двічі магічного атома. Експеримент з ізотопом свинець-208 дозволив виявити у нього всередині зовсім не те, що очікували фізики.

Також Фокус писав про те, що вчені виявили нову ультрамасивну чорну діру, яка розташована всередині галактики, що в 100 разів важча за Чумацький Шлях. При цьому маса нової чорної діри в 36 млрд разів перевищує масу Сонця і знаходиться вона на відстані понад 5 млрд світлових років від нас.