Основную модель черных дыр можно резюмировать одним выражением: гравитация побеждает. Первопричиной всех крошечных первичных черных дыр звездной массы (примерно как масса Солнца) или сверхмассивных черных дыр является гравитация. Сожмите достаточно массы в небольшой объем, а всё остальное сделает гравитация.
Проблема в том (по крайней мере, в соответствии с общей теорией относительности), что гравитация достаточно хорошо справляется со своей работой. Как только материя попадает в черную дыру, она уже больше не может сопротивляться действию силы тяжести. В результате, все в черной дыре сжимается до точки нулевого объема и бесконечной плотности, известной как сингулярность.
Сингулярности в черных дырах давно пугают ученых, изучающих гравитацию. Они вызывают ряд проблем, не последней из которых является то, что законы физики, так как мы их себе представляем, перестают действовать вблизи сингулярности. В результате, понадобилось очень много исследований, чтобы устранить эти особенности наших теоретических моделей.
Один простой способ обойти сингулярности - просто игнорировать их. Когда образуются черные дыры, они становятся заложниками горизонта событий. Горизонт событий черной дыры является своего рода ловушкой. Материя и энергия могут падать в черную дыру, но все, что пересекает горизонт событий, навсегда застревает внутри. Из-за этой особенности горизонта событий мы не можем напрямую наблюдать его со стороны. Сингулярности надежно скрыты от посторонних глаз. Роджер Пенроуз зашел так далеко, что даже предложил гипотезу космической цензуры, которая утверждает, что каждая сингулярность должна быть заключена в горизонт событий, который скрывает её от Вселенной.
Но эта гипотеза никогда не сможет быть доказана из-за целого ряда контр-примеров (известных как голые сингулярности), которые были найдены. Казалось бы, то, что просто прячет от нас сингулярности, не решает проблемы. Другой подход к проблеме - это, в первую очередь, нахождение механизма, с помощью которого сингулярности никогда не смогут образоваться.
Большая часть усилий в этой области были приложена для нахождения решения уравнений Эйнштейна для общей теории относительности. Таким образом, теоретики объединили решение для черной дыры вне горизонта событий (внешнее решение) с несингулярным решением в горизонте событий (внутреннее решение).
Математически это сшивание двух решений, каждое из которых получает несингулярную черную дыру. Эти решения демонстрируют, что несингулярные черные дыры теоретически возможны, но они ничего не говорят нам о том, как такая черная дыра могла сформироваться.
Однако в последнее время Mbonye и Kazanas нашли точное решение уравнений Эйнштейна, которое не содержит никакой центральной сингулярности (DOI: 10.1103/PhysRevD.72.024016). Решение привело Mbonye и Kazanas к выводу, что в черных дырах содержится экзотическая материя.
Экзотическая материя - теоретический материал с отрицательной плотностью энергии, в отличие от обычной материи, которая имеет положительную плотность энергии. Эта отрицательная плотность энергии означает, что экзотическая материя может устоять перед действием силы тяжести. Когда обычная материя сжимается под действием силы тяжести, плотность энергии увеличивается, большее сжатие даёт еще большую плотность энергии и так далее. Именно эта петля обратной связи означает, что гравитация в конечном счете побеждает. Чем сильнее сжимает гравитация, тем сложнее сжать ещё больше, пока все, что остаётся, не становится сингулярностью.
Но экзотическая материя работает по-другому. Когда гравитация сжимает экзотическую материю, плотность энергии её падает. Это означает, что гравитация не может выиграть сражение, как ни пытается, и невозможно сформировать сингулярность. Mbonye и Kazanas доказали, что экзотическая материя позволяет создавать несингулярные черные дыры.
Mbonye и Kazanas не уточняют, чем является эта экзотическая материя, но из их формулировки следует, что одним из возможных кандидатов может быть темная энергия. Мы точно не знаем, что такое тёмная энергия (или вакуум Эйнштейна-Глинера), но мы знаем две вещи: она не может быть обычной материей, и она имеет отрицательную плотность энергии. Mbonye и Kazanas не доказали, что их экзотическая материя является тёмной энергией, но их работа указывает на то, что это возможно, и может быть, это одна из самых новейших тайн гравитационной астрофизики, которая могла бы помочь нам решить одну из самых старых...
Берегите свою голову от перегрева, в наше жаркое время, дешевле выбрать головной убор, например, элементарно -
кепка и чувствуй себя обалденно и без напрягов.
