Черные дыры долгое время привлекали внимание аудитории и стали предметом массовой культуры в фильмах и сериалах. И теперь, помимо того, что они самые черные и плотные объекты во Вселенной, добавьте к этому, что они не существуют.
Путем слияния двух, казалось бы, противоречивых теорий, Лаура Мерсини-Хоутон, профессор из Университета Северной Каролины, доказала математически, что черные дыры не могут образовываться. Работа не только заставляет ученых переосмыслить ткань пространства и времени, но также подумать ещё раз о происхождении Вселенной.
Десятилетиями считалось, что черные дыры формируются, когда звезды коллапсируют под действием собственной гравитации в точку пространства, именуемую сингулярностью, которую окружает невидимая мембрана под названием горизонт событий. Пересечение этого горизонта приводит к невозможности вернуться назад.
Причина странности черных дыр в том, что она сталкивает две фундаментальные теории. Теория гравитации Эйнштейна предсказывает формирование черных дыр, а законы квантовой механики гласят, что информация не может просто исчезнуть из Вселенной.
Попытки объединения теорий приводили к математическим противоречиям. В 1974 году Стивен Хокинг, используя квантовую механику, показал, что черные дыры производят излучение, которое позже фиксировали ученые, составляя список черных дыр Вселенной.
Мерсини-Хоутон описывает полностью новый сценарий. Она также считает, что звезды коллапсируют под действием собственной гравитации, и это приводит к появлению излучения Хокинга, но испуская излучение, звезда также теряет массу. Теряет так много, что когда она сжимается, плотности для образования черной дыры уже недостаточно.
«Я до сих пор не могу отойти от шока. Мы изучали проблему более 50 лет, и это решение дает нам много пищи для размышлений», – прокомментировала Мерсини-Хоутон.
В работе, которая недавно была добавлена в онлайн-хранилище работ по физике ArXiv, предлагаются точные численные решения к этой задаче. Работа выполнялось в сотрудничестве с Харальдом Пифером, экспертом в численной относительности из Университета города Торонто. В недавней работе, опубликованной в июне, были предложены приближенные решения проблемы.
Многие физики и астрономы считают, что наша Вселенная возникла из сингулярности, которая начала расширяться с Большим взрывом, но если сингулярности не существует, то физики должны переосмыслить свои идеи о Большом взрыве, и действительно ли он случился в прошлом.
Экспериментальные данные однажды предоставят физические доказательства наличия или отсутствия черных дыр во Вселенной, но сейчас Мерсини-Хоутон сообщает, что математические выкладки являются окончательными.