Вирішення дебатів про чорну діру: "пухната куля чи червоточина"

Нове дослідження стверджує, що чорні діри насправді є гігантськими пухнатими кулями (з теорії струн).

Про це розповідають в Університеті штату Огайо, США, передають OstanniPodii.com

Дослідження намагається поставити крапку у дебатах щодо відомого інформаційного парадокса Стівена Гокінга — проблеми, що виникла у результаті висновку Гокінга про те, що будь-які дані, які потрапляють у чорну діру, ніколи не можуть покинути її. Цей висновок узгоджується із законами термодинаміки, але суперечить фундаментальним законам квантової механіки.

«Що ми з'ясували з теорії струн, це те, що вся маса чорної діри не всмоктується в центр», — сказав Самір Матур, провідний автор дослідження та професор фізики в Університеті штату Огайо. «Чорна діра намагається стиснути все в точку, але потім частинки витягуються в ці струни, і струни починають розтягуватися та розширюватися, і виходить така собі пухната куля, яка розширюється та заповнює всю чорну діру».

Дослідження, опубліковане 28 грудня в "Turkish Journal of Physics", показало, що теорія струн майже напевно містить відповідь на парадокс Гокінга, як спершу й вважали автори статті. Фізики довели теореми, щоб показати, що теорія "пухнатої кулі" (fuzzball theory) залишається найбільш вірогідним рішенням інформаційного парадокса Гокінга. Дослідники також опублікували есе, в якому показано, як ця робота може вирішити давні головоломки в космології; есе з'явилося в грудні у "International Journal of Modern Physics D".

У 2004 році Матур опублікував дослідження, згідно з яким чорні діри були подібними до дуже великих, дуже брудних клубків пряжі — "пухнатих куль", які стають все більшими та бруднішими у міру всмоктування нових об’єктів.

«Чим більша чорна діра, тим більше енергії потрапляє всередину, і тим більшою стає пухнаста куля», — сказав Матур. Дослідження 2004 року показало, що теорія струн — фізична теорія, згідно з якою всі частинки у Всесвіті складаються з крихітних струн, що вібрують, — може бути вирішенням парадоксу Гокінга. Завдяки структурі пухнастої кулі діра випромінює, як будь-яке звичайне тіло, і ніякої головоломки не виникає.

Після дослідження Матура 2004 року та інших подібних робіт «багато людей думали, що проблема вирішена», — сказав він. «Але насправді частина людей у самій спільноті теорії струн вирішила, що вони будуть шукати інше рішення інформаційного парадокса Гокінга. Їх турбувало те, що з фізичної точки зору вся структура чорної діри змінилася».

Дослідження останніх років намагалися узгодити висновки Гокінга зі старим уявленням діри, коли про чорну діру можна думати як про «порожній простір з усією масою в центрі». Одна з теорій, парадигма червоточини, припускала, що чорні діри можуть бути одним кінцем мосту в просторово-часовому континуумі, тобто все, що потрапило в чорну діру, може з’явитися на іншому кінці мосту — іншому кінці червоточини — в іншому місці в просторі й часі.

Однак для того, щоб уявлення про червоточини працювало, з чорної діри по її краях повинно було б виходити деяке випромінювання низької енергії.

У цьому недавньому дослідженні було доведено теорему — «теорему ефективних малих поправок» — яка показує, що якби це сталося, то чорні діри не випромінювали б так, як вони випромінюють.

Дослідники також вивчили фізичні властивості чорних дір, включаючи зміну топології у квантовій гравітації, щоб визначити, чи буде працювати парадигма червоточин.

«У кожній із версій, які були запропоновані для підходу з червоточиною, ми виявили, що фізика не узгоджена», — сказав Матур. «Парадигма червоточини намагається стверджувати, що певним чином можна вважати чорну діру як фактично порожню з усією масою в центрі. А теореми, які ми доводимо, показують, що таке уявлення діри неможливе».

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.