ПРИХОВАТИ

Фізики запропонували простий експеримент для перевірки проблеми сингулярності чорних дір

Пара чорних дір перед злиттям
Пара чорних дір перед злиттям. Джерело: Swinburne Astronomy Productions

Фізики з Левенського католицького університету припустили, що всі об’єкти, які ми вважаємо чорними дірами, насправді можуть бути тунелями у просторі і часі, які ведуть кудись іще. Щоби перевірити свою гіпотезу, вони пропонують “послухати” відлуння від зіткнення двох кротових нір.

За що люблять та не люблять чорні діри

Фізики-теоретики завжди готові запропонувати найбожевільніші теорії, які одночасно викликають не завжди здорові сенсації. Однак існує можливість, що вони все ж можуть перевернути всі наші уявлення про космос та вирішити певні проблеми, на які зазвичай не звертають уваги.

Чорні діри у такому контексті є чудовим прикладом. Нібито всі дійшли згоди, що вони є просто бездонними ямами, у яких кривина простору досягає нескінченності, і тому те, що перетнуло межу, яка зветься горизонтом подій, просто залишається за тим горизонтом назавжди, недосяжне для решти світу. Це явище назвали сингулярністю.

Просторово-часовий тунель у чорній дірі
Просторово-часовий тунель у чорній дірі. Джерело: V. Cardoso et al., Phys. Rev. Lett. (2016), via Physics

Проте вже кілька десятиліть у науковому та науково-популярному середовищі циркулює думка, що чорні діри – не просто безодні. Прибічники такої ідеї, серед яких є досить поважні вчені, кажуть, що насправді чорні діри – це скоріше проходи, які кудись ведуть. Тобто нескінченна кривина зрештою зменшується до нормальних величин.

Для вчених, які займаються загальною теорією відносності, горизонт подій у чорних дірах – це квінтесенція їхньої науки. Не дивно, що вигадування умов, за яких сингулярність, де зникають простір і час, знову перетворюється на нормальний простір-час, не викликає у них довіри та захвату.

Якщо чорні діри насправді є “компактними” отворами у тканині простору-часу. Джерело: Fusion/Youtube

Разом із тим, іншим фізикам, які займаються квантовою механікою, чорні діри-сингулярності не подобаються. Річ у тім, що за горизонтом подій мають зникати не лише частинки, але й інформація про параметри їхнього стану. А в квантовій механіці такого не може відбуватися в принципі. І всі розуміють, що якось воно погано. Однак серед ідей, як же зробити так, щоб інформація не зникала, найкращими залишаються всі ті самі чорні діри-тунелі…

Послухаємо луну

Фізики Пабло Буено та Пабло А. Кано з Левенського католицького університету запропонували ідею, яка не тільки дозволяє уявити чорну діру як просторово-часовий тунель, оминаючи сингулярність, але й несе наслідки, які можна перевірити. Із сингулярністю вони розбираються просто: її немає. Жоден із об’єктів, які ми ототожнюємо з чорними дірами, на думку дослідників, не містить у собі сингулярності.

Просто при наближенні до певної межі, ще до того, як буде досягнуто горизонту подій, чорна діра перетворюється на тунель. Куди веде тунель, насправді, неважливо. Важливо те, що у такій концепції інформація вже не зникає. І ми знаємо, як це перевірити. Нещодавно експеримент LIGO відкрив гравітаційні коливання, які виникають при злитті чорних дір.

Модель зіткнення двох чорних дір
Модель зіткнення двох чорних дір. Якщо у зіткненні беруть участь дві чорні діри, що обертаються, вони мають викликати схожу деформацію тканини простору-часу, залишаючи відлуння. Джерело: LIGO LabCaltech

Ідея висунута вченими, полягає у тому, що якщо чорні діри являють собою тунелі, то коливання, які пов’язані із гравітаційними хвилями, повинні мати луну, яка поступово буде зникати. Якщо ж чорні діри є класичними сингулярностями, то ніякої луни не буде – всі додаткові коливання просто зникнуть за горизонтом подій. Тож треба лише “прислухатись”.

“Підтвердження відлуння у сигналах LIGO або Virgo буде практично беззаперечним доказом того, що астрофізичні чорні діри не існують,”

– стверджує провідний дослідник Пабло Буено –

“Час покаже, чи існують ці відлуння, чи ні. Якщо результат виявиться позитивним, він стане одним з найбільших відкриттів в історії фізики.”

Ця проста ідея цікава тим, що у недалекій перспективі здатна надати відповідь на одне з найскладніших питань космології. З великою часткою вірогідності ніякої луни зафіксовано не буде. Але це не означає, що “тунельні” теорії зникнуть за горизонтом подій. Вчені продовжать їх висувати та перевіряти, і обов’язково знайдуть таку, яка одного дня примирить квантову механіку з теорією відносності. Одного дня…

Physical Review D (2018), doi: 10.1103/PhysRevD.97.024040

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Total
11
Shares
11 Shares:
Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Перегляньте також
Далі

Це схоже на зіткнення чорної діри та нейтронної зорі – дослідники

Нова ера астрономічних спостережень, яку відкрили детектори гравітаційних хвиль, схоже, принесла чергове відкриття: на думку австралійських та американських…
Далі

Гравітаційні хвилі та 6 питань космології, які вони можуть вирішити

Тепер, коли дослідники LIGO підтвердили реєстрацію гравітаційних хвиль, варто приділити увагу практичним питанням, на які може вплинути сенсаційне…
Далі

Дивний парадокс «квантового голубника» знайшов своє підтвердження

Команда дослідників з Каліфорнії провела експеримент, який підтвердив так званий парадокс «квантового голубника». Це один із перших експериментів,…