Традиционните черни дупки, както е предсказано от Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн, съдържат т.нар. сингулярности, т.е. точки, в които законите на физиката се нарушават. Определянето на начина, по който сингулярностите се разрешават в контекста на квантовата гравитация, е един от фундаменталните проблеми в теоретичната физика. Сега екип от специалисти от Института по космически науки на Университета в Барселона (ICCUB) за първи път описва създаването на "обикновени (нормални) черни дупки" от гравитационни ефекти и без да е необходимо съществуването на екзотична материя, изисквано от някои предишни модели.
Това откритие, публикувано в списание Physics Letters B, открива нови перспективи за усъвършенстване на познанията ни за квантовата природа на гравитацията и истинската структура на пространство-времето.
Черни дупки без сингулярности
Терминът "екзотична материя" се отнася до вид материя, която има необичайни свойства, които няма обикновената материя. Екзотичната материя често има отрицателна енергийна плътност, създава отблъскващи гравитационни ефекти и може да наруши определени енергийни условия в Общата теория на относителността. Екзотичната материя е предимно теоретична и не е наблюдавана в природата, но се използва в модели за изследване на концепции като червееви дупки, пътуване по-бързо от светлината и решение на проблемите със сингулярностите на черните дупки.
Новото изследване показва математически, че безкрайна поредица от гравитационни корекции от по-висок порядък може да премахне тези сингулярности и да доведе до така нар. нормални черни дупки.
За разлика от предишните модели, които изискват екзотична материя, новото изследване разкрива, че чистата гравитация - без допълнителни материални полета - може да генерира нормални черни дупки без сингулярности.
Това откритие представлява значително отклонение от предишните теории и опростява условията, необходими за нормалните черни дупки.
"Красотата на нашата разработка е, че тя се основава само на модификации на уравненията на Айнщайн, предсказани по естествен начин от квантовата гравитация. Не са необходими никакви други компоненти", заявява изследователят Пабло А. Кано (Pablo A. Cano) от Катедрата по квантова физика и астрофизика към Физическия факултет и ICCUB.
Теориите, разработени от екипа на ICCUB, са приложими за всяко измерение на пространство-времето, по-голямо или равно на пет. "Причината за разглеждането на по-големи измерения на пространство-времето е чисто техническа", обяснява Кано, "тъй като това ни позволява да намалим математическата сложност на задачата". Въпреки това изследователите посочват, че "същите изводи би трябвало да важат и за нашето четириизмерно пространство-време".
"Повечето учени са единодушни, че сингулярностите на Общата теория на относителността в крайна сметка трябва да бъдат премахнати, въпреки че знаем много малко за това как може да се постигне този процес. Нашата работа предоставя първия механизъм за постигане на това по стабилен начин, макар и при определени симетрични предположения", обяснява Роби Хенигар (Robie Hennigar) от ICCUB.
"Все още не е ясно как природата предотвратява образуването на сингулярности във Вселената, но се надяваме, че нашият модел ще ни помогне да разберем по-добре този процес", коментира ученият.
Изследователски открития в астрофизични сценарии
Проучването изследва и термодинамичните свойства на тези нормални черни дупки и разкрива, че те отговарят на първия закон на термодинамиката. Разработените теории осигуряват стабилна рамка за разбиране на термодинамиката на черните дупки по напълно универсален и недвусмислен начин. Тази последователност придава на откритията достоверност и потенциална приложимост.
Изследователите планират да разширят работата си до четириизмерното пространство-време и да проучат последиците от своите открития в различни астрофизични сценарии. Те също така имат за цел да изследват стабилността и възможните наблюдателни признаци на тези нормални черни дупки.
"Тези теории не само предсказват черни дупки без сингулярност, но и ни позволяват да разберем как се формират тези обекти и каква е съдбата на материята, която попада в черна дупка. Вече работим по тези въпроси и очакваме да открием наистина вълнуващи резултати", допълва в заключение Кано.
Справка: Bueno, Pablo; Cano, Pablo A.; Hennigar, Robie A. Regular black holes from pure gravity. Physics Letters B, January 2025. DOI: 10.1016/j.physletb.2025.139260
Източник: UB-led study describes the creation of black holes without singularities through pure gravity, University of Barcelona
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Учените, работещи за връщането на вълнестия мамут, създават вълнести мишки
dolivo
Обществото умее да разпознава фалшиви новини, но е скептично към верните новини, показва метаанализ
dolivo
Прогноза за развитие на технологиите до 2099 от Рей Курцвейл
dolivo
Може ли удар от малка черна дупка да убие човек?