Черные дыры сделаны из темной энергии?

Два исследователя Гавайского университета в Маноа обнаружили и исправили небольшую ошибку, которая была допущена при применении уравнений Эйнштейна для моделирования роста Вселенной.

Об этом рассказывается в пресс-центре вуза.

Обычно физики предполагают, что космологически большая система, такая как Вселенная, не чувствительна к деталям малых систем, содержащихся в ней. Кевин Крокер, научный сотрудник кафедры физики и астрономии, и Джоэл Вайнер, преподаватель кафедры математики, показали, что это предположение может быть неверным для компактных объектов, которые остаются после коллапса и взрыва очень больших звезд.

«В течение 80 лет мы в основном оперировали, предполагая, что Вселенная, в общих чертах, не была нарушена конкретными деталями любого маленького региона, - говорит Крокер. - Теперь понятно, что общая теория относительности может заметно соединить коллапсировавшие звезды - регионы размером с Гонолулу - с поведением Вселенной в целом, более в тысячу миллиардов миллиардов раз."

Крокер и Вайнер показали, что скорость роста Вселенной может стать чувствительной к усредненному вкладу таких компактных объектов. Так же и сами объекты могут быть связаны с ростом Вселенной, приобретая или теряя энергию в зависимости от состава объектов. Этот результат является важным, поскольку он обнаруживает неожиданные связи между физиками космологических и компактных объектов, что, в свою очередь, приводит ко многим новым наблюдательным предсказаниям.

Одним из последствий этого исследования является то, что скорость роста Вселенной предоставляет информацию о том, что происходит со звездами в конце их жизни. Обычно астрономы предполагают, что большие звезды образуют черные дыры, когда они погибают, но это не единственный возможный результат. В 1966 году Эраст Глинер, молодой физик Физико-технического института Иоффе, предложил альтернативную гипотезу, что очень большие звезды должны коллапсировать в то, что сейчас можно назвать "Общими объектами темной энергии" (GEODE). Они выглядят как черные дыры, если смотреть снаружи, но, в отличие от черных дыр, они содержат темную энергию вместо сингулярности.

Новости по подобной теме:

		Анализ гравитационных волн показал, что черная дыра и нейтронная звезда перед слиянием вращались по странной траектории
		Астрономы стали свидетелями «тихого» превращения звезды в черную дыру
		Нейтрино рекордной энергии может быть первым признаком взрыва первичной черной дыры

В 1998 году две независимые команды астрономов обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется, что согласуется с наличием равномерного вклада темной энергии. Однако было признано, что GEODE могли внести свой вклад следующим образом. С исправленным формализмом Крокер и Вайнер показали, что если бы часть древнейших звезд коллапсировала в GEODE, вместо черных дыр, их усредненный вклад сегодня естественно бы создал необходимую однородную темную энергию.

Результаты этого исследования можно применять к сталкивающимся двойным звездным системам, наблюдаемым через гравитационные волны с помощью коллаборации LIGO-Virgo. В 2016 году LIGO объявила о первом наблюдения того, что должно быть столкновением системы двойной черной дыры. Ожидались, что такие системы будут существовать, но пара объектов была неожиданно тяжелой - примерно в пять раз больше, чем массы черных дыр, предусмотренные в компьютерном моделировании. Используя исправленный формализм, Крокер и Вайнер рассмотрели, наблюдала ли LIGO-Virgo двойные столкновения GEODE, а не двойные столкновения черных дыр. Они обнаружили, что GEODE растут вместе со Вселенной со временем, что приводит к таким столкновениям. Когда происходят столкновения, результирующие массы GEODE становятся в четыре-восемь раз больше, что грубо согласуется с наблюдениями LIGO-Virgo.

Крокер и Вайнер осторожно отделили свой теоретический результат от наблюдательной поддержки сценария GEODE, подчеркивая, что «черные дыры, безусловно, не мертвы. Мы показали, что если GEODE существуют, то они могут легко вызвать наблюдаемые явления, которым сегодня не хватает убедительных объяснений. Мы предполагаем многие другие последствия наблюдения по сценарию GEODE, включая множество способов его исключения. Мы едва начали царапать поверхность».

Их исследование под названием «Последствия симметрии и давления в космологии Фридмана: И. Формализм» было опубликовано в номере «Астрофизический журнал» (Astrophysical Journal) за 28 августа 2019 года.

Читайте еще интересные новости о космосе.

• Черные дыры