Черные дыры, пожалуй, являются самыми странными объектами, которые ученые когда-либо находили. Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает их существование, и астрономы знают, как они образуются: все, что требуется, это чтобы массивная звезда сколлапсировалась в результате концентрации собственной массы в ограниченном объеме пространства.
Астрономы раскрыли страшную тайну: искажения пространства-времени могут выглядеть как черные дыры, но это солитоны
Физики обнаружили, что гипотетические структуры в пространстве времени могут имитировать черные дыры. Это значит, что не все наблюдаемые нами искажения пространства на самом деле являются черными дырами.
ATG medialab
Не все то черные дыры, что искажает пространство-время — так предполагают авторы новой работы.
Поскольку нет другой силы, способной противостоять этому, гравитация просто продолжает стягивать в образующийся объект все, включая свет, пока весь материал звезды не будет сжат в бесконечно крошечную точку, известную как сингулярность. Вокруг этой сингулярности находится горизонт событий, невидимая граница, которая отмечает край черной дыры. Все, что пересекает горизонт событий, никогда не сможет выбраться наружу.
Но основная проблема заключается в том, что точки бесконечной плотности на самом деле существовать не могут. Итак, хотя общая теория относительности предсказывает существование черных дыр, и мы обнаружили множество астрономических объектов, которые ведут себя точно так, как предсказывает теория Эйнштейна, мы знаем, что у нас все еще нет полной картины. Мы знаем, что сингулярность должна быть заменена чем-то более разумным, но мы не знаем, чем.
Замена черным дырам
В новом исследовании ученые воспользовались теорией струн и предположили, что струны пространства-времени могут создавать дефекты. Подобно складке, которую вы просто не можете убрать со своей рубашки, сколько бы вы ее ни гладили, эти дефекты были бы стабильными, постоянными несовершенствами в структуре пространства-времени — топологическим солитоном.
Физики предположили, что эти солитоны в значительной степени будут выглядеть и вести себя как черные дыры.
Исследователи изучили, как будут вести себя лучи света, проходя вблизи одного из этих солитонов. Они обнаружили, что солитоны будут влиять на свет почти так же, как черная дыра. Свет огибал бы солитоны и формировал стабильные орбитальные кольца, а солитоны отбрасывали бы тени.
Другими словами, изображение с телескопа Event Horizon, подобные сделанным в 2019 году, выглядели бы почти точно так же, если бы в центре изображения были солитоны, а не черная дыра.
Но вблизи имитация закончится. Топологические солитоны не являются сингулярностями, поэтому у них нет горизонтов событий. Вы можете подойти к солитону так близко, как вам хочется, и всегда можете улететь от него при желании.
К сожалению (или к счастью), вблизи Земли нет черных дыр для подробного изучения, поэтому мы можем полагаться только на наблюдения за удаленными объектами. Если когда-либо будут обнаружены какие-либо топологические солитоны, это открытие станет не просто важным пониманием природы гравитации, но и позволит напрямую изучать природу квантовой гравитации и теории струн.