Клубок у тканині простору-часу: вчені вважають, що розгадали суть чорних дір
Фізики припускають, що чорні діри можуть бути своєрідним дефектом у тканині простору-часу і являти собою зовсім інший об’єкт.
Група вчених представила нове дослідження у виданні Physical Review D, у якому вони припускають, що чорні діри насправді можуть бути гіпотетичними об’єктами під назвою топологічні солітони. Ці об’єкти виглядають як чорні діри, але від них можна втекти, пише Space.
Автори нового дослідження вважають, що по всьому Всесвіту можуть існувати своєрідні дефекти у тканині простору-часу, які можуть бути дуже схожими на чорні діри. Але якщо підлетіти до них ближче, то виявиться, що це насправді гіпотетичні топологічні солітони. Якщо їх можна буде виявити, це дасть можливість поліпшити розуміння квантової фізики.
Існування чорних дір передбачала загальна теорія відносності Ейнштейна і сьогодні вже отримано два прямих зображення цих об’єктів. Вчені знають, що чорні діри з’являються внаслідок смерті величезних зірок, коли вони руйнуються під впливом власної гравітації. Вона стискає залишки зірки доти, доки залишиться нескінченно крихітна і неймовірно щільна точка, що називається сингулярністю. Навколо неї з’являється своєрідна межа або обрій подій, що є зовнішнім краєм чорної діри. Все, що перетинає цей кордон, навіть світло, назавжди залишиться у чорній дірі.
Але фізики все ще вважають, що точки нескінченної щільності не можуть існувати. Тому виникає проблема: чорні діри мають існувати, їх уже спостерігають, навіть напряму, але досі до кінця не зрозуміла їхня природа. Тому, можливо, чорні діри є насправді чимось іншим?
Щоб розв’язати цю проблему, потрібно зрозуміти природу найсильнішої гравітації в дуже маленьких масштабах, тобто те, що фізики називають квантовою гравітацією. Поки що теорії квантової гравітації не існує, але є кілька кандидатів, які могли б стати нею.
Наприклад, це стосується теорії струн, згідно з якою всі частки у Всесвіті насправді складаються з крихітних вібруючих струн. Щоб пояснити різноманітність часток у космосі, ці струни не можуть просто вібрувати у звичайних трьох просторових вимірах.
Згідно з теорією струн, існують додаткові виміри, які самі по собі згорнуті в неймовірно крихітному масштабі і поки не можна сказати, чи існують вони взагалі, настільки малий цей масштаб. Але якщо припустити існування цих вимірів, можна припустити, що є незвичайні гіпотетичні об’єкти.
Автори нового дослідження вважають, що ці компактно згорнуті додаткові виміри можуть створювати дефекти чи складки у тканині простору-часу – топологічні солітони. Вчені вважають, що ці об’єкти насправді можуть виглядати і навіть поводитися, як чорні діри, але є й відмінності.
Згідно з новою теорією, солітони впливатимуть на світло майже так само, як і чорні діри. Тобто коли світло підлітає до цих об’єктів, то воно викривляється і з’являється своєрідне кільце зі світла, що відкидає тінь. Тому фізики припустили, що солітони можуть виглядати, так само як і дві відомі чорні діри, які вдалося сфотографувати безпосередньо.
Але якщо наблизитись до цих об’єктів, то вони виявляться не зовсім схожими на чорні діри. Згідно з новою теорією, солітони не є сингулярністю й у них немає горизонту подій, як у чорних дір. Виходить, що до солітонів можна підлетіти дуже близько, вивчити їх і відлетіти назад, головне, щоб вистачило палива.
Але близько до Землі поки не виявлено чорних дір, щоб можна було до них полетіти, ретельно їх вивчити та з’ясувати, чи є вони солітонами. Тому поки що вчені ведуть спостереження за більш далекими об’єктами. Але автори дослідження вказують на те, що якщо вдасться знайти топологічні солітони, то це покращить наше розуміння гравітації та покращить розуміння квантової фізики та можливо призведе до появи теорії квантової гравітації.
