Черные дыры бросают вызов Эйнштейну и переписывают теорию пространства-времени

Физики выяснили, что черные дыры могут быть менее устойчивыми из-за накопления энергии внутри них. Это открытие ставит под сомнение прежние представления об этих объектах и указывает на возможные ограничения теории относительности Эйнштейна.

Черные дыры до сих пор остаются одной из самых загадочных тайн Вселенной. Ученые обычно изучают их внешние характеристики и влияние на окружающее пространство, но в новом исследовании физики сосредоточились на их внутреннем устройстве. Они проанализировали разные модели пространства-времени и обнаружили, что наше понимание черных дыр все еще неполное.

Одна из самых сложных проблем в физике — сингулярность черных дыр. По теории Эйнштейна, масса черной дыры сжимается до бесконечной плотности в точке нулевого объема. Однако законы квантовой физики, возможно, не позволяют этому произойти, хотя пока непонятно, как именно это происходит — единой теории квантовой гравитации пока не существует.

Для описания вращающихся черных дыр ученые используют так называемое решение Керра, выведенное из уравнений теории относительности. Эта модель описывает черную дыру как вихрь в пространстве-времени с двумя горизонтами — внешним и внутренним.

Внешний горизонт, известный как горизонт событий, — это граница, за которой объекты уже не могут вырваться наружу. Но у вращающихся черных дыр есть и внутренний горизонт. В этом случае сингулярность представляет собой кольцо, где привычные законы физики перестают действовать.

Новое исследование показало, что внутренний горизонт черных дыр накапливает бесконечное количество энергии. Это делает его нестабильным и может менять всю структуру черной дыры. Ученые полагают, что решение Керра не подходит для описания черных дыр, которые существуют миллиарды лет. Эта модель объясняет лишь кратковременные объекты.

Возможно, новое открытие подтолкнет ученых к пересмотру общей теории относительности и приблизит к созданию теории квантовой гравитации, которая сможет объяснить поведение черных дыр более точно.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters

Источник