среда, 24 февраля 2016 г.

Ученые выяснили, как ведут себя черные дыры-"бублики"

Физики выяснили, что черные дыры в пяти измерениях могут превращаться в необычные "бублики", распад которых позволил бы заглянуть за горизонт событий и увидеть внутреннюю часть черной дыры, что считалось невозможным с точки зрения теории относительности.


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.

"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.

Комментариев нет:

Отправить комментарий