Буквально на днях исследователи сумели сфотографировать горизонт сверхмассивной черной дыры, выведя объект из поля теорий в реальность. Однако природа и характеристики черных дыр все еще кажутся странными, поэтому наука всегда открыта для изучения альтернативных идей. Одной из таких стал гравастар.
Мы знаем о черных дырах с 1915 года, когда они впервые перешли из теории Альберта Эйнштейна в решение его уравнений Карлом Шварцшильдом. Вы помните, что это область пространства и времена с невероятно мощным гравитационным притяжением, поглощающим все, что перейдет за черту горизонта событий.
Эти объекты не наблюдаются напрямую, так как не выпускают свет. Зато мы видим процесс их питания, а также столкновение черных дыр (зафиксированные гравитационные волны с помощью аппарата LIGO). Однако в 2001 году возникла гипотеза о существовании другого объекта, который мог бы стать альтернативой черным дырам.
Это загадочный гравастар. Название создано из слияния английских слов, обозначающих «звезду гравитационного вакуума». Что же это такое? Это объект с ядром из экзотической материи, окруженным оболочкой обычной материи, которая ранее была частью звезды. Они появляются, когда разрушающаяся под конец существования звезда осуществляет фазовый переход, позволяющий создать экзотическую материю до того, как сформируется горизонт событий.
Такой объект будет таким же компактным, как и черная дыра. Однако здесь исчезает загадочный горизонт событий, который вызывает так много вопросов и споров среди физиков. Если говорить точнее, то у гипотетического гравастара есть ловушка на круговой орбите, куда попадают фотоны. Эту ловушку еще называют световым кольцом.
Гипотезу в 2001 году развили Эмиль Моттола и Пауль Мазур. Почему она привлекает к себе внимание? Дело в том, что при разработке теории о черных дырах исследователи еще не располагали значениями фундаментальных физических ограничений, вроде планковского времени и планковской длины. Именно поэтому при исследовании черных дыр классическая физика сталкивается лбом с квантовой. А некоторые особенности черных дыр приводят к необходимости решать проблемы, вроде информационного парадокса.
По сути, главастар теоретизируют в качестве обновленного взгляда на черные дыры, куда уже включены квантовомеханические эффекты, позволяющие унять споры среди ученых. Хотя существуют также приверженцы идеи того, что во Вселенной можно найти гравастары и черные дыры (то есть, объекты не исключают существование друг друга).
Интересно, что Моттолла и Мазур развили идею с гравастаром и пришли к интересной и необычной мысли. Они посчитали, что рождение нашей Вселенной и прочих миров можно объяснить искусственным процессом создания гравастара.
Дело в том, что поступающая материя из коллапсирующей звезды пройдет через центральное отверстие в новое измерение. После этого запустится процесс вечного расширения, который будет соответствовать модели Большого Взрыва. Кроме того, главастар можно использовать в качестве описания того, как темная энергия влияет на вселенское расширение, или почему появляются внезапные и сильные всплески гамма-лучей.
Выходит, что гравастары – полезные инструменты, вот только этот объект все еще находится на стадии гипотезы. У этой идеи не так много сторонников, тем более что совсем недавно мы видели черную дыру на фотографии, а гравастары пока не фиксировали. Однако наука не отказывается от исследований, потому что сомнения и вопросы заставляют развивать и улучшать теории, чтобы однажды прийти к истине.