В центре чёрной дыры может лежать планковская звезда
В центре чёрной дыры может лежать планковская звезда
Если сжатие остатков сверхновой в чёрную дыру действительно протекает с участием квантовых процессов, то в центре последней нет места сингулярности. Зато там может существовать совершенно необычный объект, свойства которого способны многое объяснить в судьбе чёрных дыр.

Карло Ровелли (Carlo Rovelli) из Тулонского университета (Франция) и Франческа Видотто (Francesca Vidotto), представляющая Неймегенский университет им. святого Радбода (Нидерланды), считают, что в центре чёрной дыры находится не сингулярность, а так называемая планковская звезда. И это позволяет решить парадокс о потере информации об объекте в случае его поглощения дырой.

Если мы рассмотрим ЧД в том виде, в каком её представляют сегодня, то, по сути, «нащупаем» всего две части: горизонт событий (вечный или кажущийся) и сингулярность за ним. Из существования второй части вытекает так называемый информационный парадокс, согласно которому информация об объекте, упавшем в сингулярность, выглядит потерянной, что для физики несколько неприятно.

Какой бы странной ни казалась подобная идея, её вполне можно проверить астрономическим наблюдениями. (Здесь и ниже иллюстрации NASA / JPL.)
Какой бы странной ни казалась подобная идея, её вполне можно проверить астрономическим наблюдениями. (Здесь и ниже иллюстрации NASA / JPL.)

Итак, авторы работы полагают, что в случае сжатия звезды во время коллапса её остатков вместо перехода последних в сингулярность (с бесконечно высокой плотностью материи) может наблюдаться эффект, чем-то похожий на последствия «Большого сжатия» — одного из альтернативных вариантов развития Вселенной, когда общее количество массы в мироздании так велико, что расширение однажды сменится сжатием. В этом сценарии уже при достижении планковской плотности энергии вместо сжатия до бесконечной плотности квантовое давление начинает столь сильно противодействовать гравитации, что дальнейшее сжатие и рост плотности становятся невозможными, исключая сингулярность. Размер такого «недосколлапсировавшего» объекта будет порядка одной триллионной метра, но это далеко не сингулярность, резонно замечают учёные.

При таком коллапсе звезда сможет на очень короткое время противостоять гравитационным силам, работающим на её сжатие, при помощи квантовых гравитационных процессов, а затем последует «отскок» — обратный процесс расширения, при котором ЧД для стороннего наблюдателя исчезнет. По Ровелли и Видотто, квантовая гравитация начнёт проявлять себя не на планковских размерах, а, по современным космологическим оценкам, на масштабах, которые на 75 порядков выше. Таким образом, вместо сжатия в сингулярность коллапсирующая звезда сократится примерно до триллионной метра, и её плотность достигнет планковской, хотя размер — всё ещё нет.

В то же время для внешнего наблюдателя этот очень короткий период жизни коллапсирующей звезды (авторы называют её «планковской») будет выглядеть чрезвычайно длительным, поскольку гравитационное замедление времени проявится очень сильно. Снаружи объект многие миллиарды лет может выглядеть чёрной дырой, не будучи ею, а лишь испытывая переходную фазу «планковской звезды» — от сжатия после давнего взрыва сверхновой к последующему расширению.

И тогда по мере испускания чёрной дырой хокинговского излучения её масса для стороннего наблюдателя будет падать; в то же время внутренняя сущность ЧД — планковская звезда, в которой силы, направленные на сжатие, борются с противодействующими квантовыми, — на деле вырастет. Чем больше информации будет поглощено ЧД вместе с материей, тем выше будет скрытый размер планковской звезды.

Рано или поздно такое светило изнутри коснётся горизонта событий (быстро, если ЧД маленькая, и медленнее — если она сверхмассивная), и в этот момент ЧД «дематериализуется», а вся некогда поглощённая ею с обычной материей информация одномоментно возвратится в окружающую Вселенную.


При всей спекулятивности таких идей (неизбежной при нашем скудном представлении о квантовой гравитации) физики предложили неплохой способ проверки своей гипотезы, согласно которому то, что нам кажется ЧД, на самом деле является планковской звездой. Дело в том, что первичные чёрные дыры, возникшие в ранней Вселенной и имеющие массу порядка триллиона килограммов, должны жить около 14 млрд лет, то есть их цикл завершается в нашу эру. Поскольку при смерти чёрной дыры должно высвобождаться большое количество энергии, параметры рассчитанных учёными планковских звезд заставляют ожидать мощных характерных сигналов с длиной волны примерно в 10 −14 см. То есть поиск в гамма-диапазоне для квантов с энергиями порядка гигаэлектронвольт должен дать астрономам реальные следы существования этих планковских звёзд. Иначе говоря, концепция определённо выглядит проверяемой уже при существующем инструментарии.Источник: Phys.Org
Опубликовано 18 февраля 2014 | Прочтений 2587

Комментарии
Периодические издания






Информационная рассылка:

Рассылка The X-Files ... все тайны эпохи человечества



Электронный журнал:

THE X-FILES...
Все тайны эпохи человечества