Важливі новини щодня — додайте «Експерт» в улюблені джерела Google

Фізики запропонували нове пояснення того, що може відбуватися в центрі чорних дір. Нова модель ставить під сумнів уявлення про сингулярність як нескінченно щільну точку та може допомогти краще зрозуміти, де стикаються теорія відносності й квантова механіка.

Довгий час вчені вважали, що в центрі чорної діри існує сингулярність — точка без розміру з нескінченною щільністю. Така модель з’явилася ще у 1930-х роках і стала зручною для математичних розрахунків.

Пізніше фізики з’ясували, що в чорних дірах, які обертаються, під дією відцентрових сил сингулярність може набувати форми кільця. Водночас для нерухомих чорних дір точкова модель залишалася основною.

Щоб перевірити цю ідею, фізики Ендрю Гамільтон з Університету Колорадо в Боулдері та Тайлер Макмейкен з Університету Меріленду провели уявний експеримент.

Вони змоделювали ситуацію, у якій два дослідники падають у чорну діру з протилежних боків. За класичним уявленням, якщо сингулярність є точкою, обидва спостерігачі мали б опинитися в одному місці простору-часу.

Однак тут виникає проблема. Через надзвичайне викривлення простору-часу всередині чорної діри спостерігачі не можуть обмінюватися сигналами й не мають можливості зустрітися. Якщо вони не можуть потрапити в одну й ту саму подію простору-часу, вони не можуть рухатися до однієї точки.

На думку дослідників, цей парадокс зникає, якщо сингулярність є не точкою, а розтягнутою тривимірною поверхнею. У такому випадку кожен спостерігач досягає власної окремої ділянки цієї структури.

«Я завжди жартую зі студентами, що чорні діри постійно кидають виклик моїй інтуїції. Так, це стало несподіванкою. Але водночас це нарешті розставило все на свої місця», — зазначив Ендрю Гамільтон.

Вчені вважають, що новий підхід може мати значення для пошуку теорії квантової гравітації — гіпотетичної моделі, яка мала б об’єднати загальну теорію відносності Ейнштейна та квантову механіку.

Саме всередині чорних дір ці дві фундаментальні теорії перестають узгоджуватися. Переосмислення сингулярності може змінити математичні умови, за яких звичні закони фізики перестають працювати.