Нове дослідження про внутрішню динаміку чорних дір викликає сумніви щодо їхньої стабільності та загальних характеристик, що могли б суперечити традиційним моделям, зокрема рішенню Керра — Ньюмена.
На думку міжнародної групи науковців з Університету Південної Данії, Карлового університету, школи SISSA в Італії та Веллінгтонського університету в Новій Зеландії, чорні діри можуть накопичувати енергію всередині, що суттєво впливає на їхню стабільність та структуру.
Горизонти чорних дір
Чорні діри вважаються гравітаційними об’єктами з простим устроєм, однак залишаються малодослідженими в частині своєї внутрішньої будови. Традиційний розв’язок Керра — Ньюмена, який описує обертання чорної діри та її два горизонти, добре узгоджується з гравітаційною астрофізикою.
Інше складне питання — це горизонт Коші, що існує у чорних дір, які обертаються. Загальна теорія відносності дозволяє обчислити поведінку чорних дір через диференціальні рівняння, враховуючи параметри, як-от масу, обертання, заряд.
Одним із важливих понять є горизонт подій — межа, за якою об’єкти назавжди потрапляють у пастку чорної діри. У разі обертання чорної діри з’являється ще один горизонт — внутрішній, або горизонт Коші. Це особлива зона, де часопростір все ще має стабільні властивості, хоча й обмежені.
Спроба пояснення
Однак нове дослідження виявило, що масова інфляція чорних дір можлива навіть без горизонту Коші, що порушує умови космічної цензури. Це ставить під сумнів повноту моделей чорних дір, розроблених у межах загальної теорії відносності, і свідчить, що вони можуть бути недосконалими для опису довготривалих чорних дір.
У новому дослідженні вчені виявили, що накопичення енергії в чорних дірах може зумовлювати їхню нестабільність навіть на коротких часових інтервалах. Рауль Карбалло-Рубіо з Центру CP3-Origins зазначає, що цей процес здатен викликати серйозні зміни в геометрії чорної діри. Енергія всередині може експоненційно збільшуватись, доки не досягне величезних значень, змінюючи форму чорної діри та впливаючи на зовнішню динаміку.
На відміну від попередніх уявлень, розв’язок Керра не може точно описувати чорні діри протягом їхнього існування. Стефано Лібераті з SISSA наголошує, що нестабільність у структурі чорних дір має значення для майбутніх моделей, які можуть виявити зв’язок між класичними та новими теоріями гравітації.
Що це означає для науки? Можливо, це натяк, що для розв’язання проблем чорних дір необхідна квантова теорія гравітації. Оскільки випромінювання Гокінга передбачає, що чорні діри врешті випаровуються, ця непостійність може бути частиною великої картини. Водночас результати можуть свідчити, що загальна теорія відносності не є повною, і нам потрібна модель, яка піде далі за Ейнштейна, так само, як він розширив ньютонівську гравітацію.
Раніше ми розповідали про те, що станеться, якщо космічний корабель залетить у чорну діру.
За матеріалами universetoday.com
