Физики предложили альтернативу черным дырам – звезды с мини-вселенной внутри

Теоретические физики представили новую модель, которая может составить конкуренцию классическому представлению о черных дырах

Речь идет о так называемых гравастарах, ультракомпактных звездах с тонкой оболочкой из обычной материи и внутренностью, заполненной темной энергией.

Снаружи гравастар выглядит почти как черная дыра, однако не образует ни сингулярности, ни горизонта событий. Это означает, что правила общей теории относительности внутри такого объекта не нарушаются. Именно сингулярность когда-то вызывала сомнения у самого Альберта Эйнштейна.

Черные дыры теоретически вытекают из принципов общей теории относительности, описывающей гравитацию как искривление пространства-времени. При этом Эйнштейн сомневался в их существовании, заявляя, что сингулярность "вносит в теорию столько произвольности, что фактически обнуляет ее законы".

Благодаря телескопу горизонта событий (Event Horizon Telescope) сегодня известно, что черные дыры действительно существуют. Однако новое исследование намекает, что в своих сомнениях великий ученый мог быть в чем-то прав.

Сингулярность в астрофизике означает единственную точку, остающуюся после того, как умирающая звезда коллапсирует под собственной массой. Идея о том, что звезда массой в миллиарды солнечных способна сконцентрироваться в крошечной точке, бесконечно искривляя пространство-время, казалась Эйнштейну "невообразимым несчастьем для теории".

Сама концепция гравастаров впервые появилась в 2001 году как новая конечная точка полного гравитационного коллапса. Такие звезды почти столь же массивны и компактны, как черные дыры, но обходятся без сингулярности и горизонта событий. Ключом к их стабильности служит давление изнутри, создаваемое темной энергией, гипотетической силой, которая, как считается, разгоняет расширение Вселенной.

При всей привлекательности этой идеи физики до сих пор не могли объяснить, как гравастары могли бы формироваться в реальности. Новая работа предлагает решение, которое хорошо согласуется как с общей теорией относительности, так и с признанными принципами астрофизики, описывающими среду вблизи черных дыр.

Аспект гравастаров, который до сих пор не рассматривался, в основном из-за возникающих сложностей, это их зарождение из типичного сферического распределения материи. Здесь мы впервые представляем модель создания статичного гравастара в результате гравитационного коллапса сферического облака материи

Так пишут в статье соавторы Даниэль Ямпольски и Лучано Реццолла из Университета имени Гёте в Германии. Одним из самых удивительных следствий их решения стало то, что коллапс гравастара может спровоцировать взрыв, "не сильно отличающийся от Большого взрыва, из которого возникла наша Вселенная".

По мере того как темная энергия разгоняет расширение этой новой "мини-вселенной", она противодействует силе гравитации и останавливает коллапс звезды до того, как начинает формироваться черная дыра. При этом ученые отмечают, что подобные процессы требуют идеальных, тонко настроенных условий.

Пока похожие объекты не будут напрямую обнаружены во Вселенной, модель остается лишь теорией. Гравастары не претендуют на замену черных дыр, которые, по словам Реццоллы, остаются "самым естественным и простым решением судьбы гравитационного коллапса". Скорее это дополнительный сценарий для умирающей звезды помимо превращения в нейтронную звезду или черную дыру.

Об экстремальных условиях, связанных с гравитационным коллапсом, нам все еще многое неизвестно, так что разумно сохранять непредвзятый подход к тому, чего мы не знаем, и исследовать как общепринятые представления, так и более экзотические интерпретации. История учит нас, что нередко последние становятся первыми

Пока обнаружить ничего подобного не удалось, но космос большой, кто знает, что найдется в будущем.