Ново изследване предполага, че черните дупки може да не са безхарактерните, безструктурни образувания, каквито ги предрича Общата теория на относителността на Айнщайн. Вместо това космическите чудовища може да са странни квантови обекти, известни като „замръзнали звезди“.
Докато те биха имали някои прилики с черните дупки, хипотетичните небесни тела се различават по решаващи начини, които потенциално биха могли да разрешат скандалния парадокс на Хокинг (наречен на покойния физик Стивън Хокинг, който предлага феномена).
Малки черни дупки от зората на времето може да променят орбитата на Земята
Този парадокс възниква, защото теоретичното лъчение, излъчвано от хоризонта на събитията на черна дупка, изглежда, не носи информация за материята, която е образувала черната дупка, което противоречи на фундаментален принцип на квантовата механика, според който информацията не може да бъде унищожена.
Освен това, за разлика от класическите черни дупки, не се очаква замръзналите звезди да съдържат сингулярност – точка с безкрайна плътност в техните центрове – което разрешава друго противоречие между класическата картина на черните дупки и общото правило във физиката, че безкрайностите не могат да съществуват в природата. Когато в една теория се появят безкрайности, това обикновено сигнализира за ограниченията на теорията.
„Замръзналите звезди са вид имитатори на черни дупки: ултракомпактни астрофизични обекти, които са лишени от сингулярности, нямат хоризонт, но въпреки това могат да имитират всички наблюдавани свойства на черните дупки“, казва пред Live Science Рами Брустейн, професор по физика в университета „Бен-Гурион“ в Израел. „Ако те действително съществуват, биха показали необходимостта да се промени по значителен и фундаментален начин общата теория на относителността на Айнщайн.“
Брустейн е водещ автор на изследване, описващо теорията за замръзналата звезда, публикувано през юли в списанието Physical Review D.
Разрешаване на парадокса
Класическият модел на черна дупка, описан за първи път от Карл Шварцшилд през 1916 г., описва черните дупки като притежаващи две ключови характеристики: сингулярност, където е концентрирана цялата маса, и хоризонт на събитията, граница, от която нищо, дори светлината, не може да избяга.
Учени: Всичко във Вселената, включително хората, един ден ще се изпари
Този модел обаче среща сериозен проблем, когато се въведе квантовата механика. През 70-те години на миналия век Стивън Хокинг открива, че квантовите ефекти близо до хоризонта на събитията трябва да доведат до създаването на частици от вакуума на Космоса, процес, известен като лъчение на Хокинг. Това лъчение би накарало черната дупка постепенно да загуби маса и в крайна сметка да се изпари напълно.
„Това е моментът, когато разликите ще бъдат най-ясно изразени“, обяснява Брустейн.
Екипът все още трябва да разбере как точно би изглеждала вътрешната структура на замръзнала звезда и как би се различавала от други екстремни космически обекти като неутронни звезди, но това е постижимо, смята Брустейн.
Оттам учените биха могли да анализират данни от съществуващи и бъдещи обсерватории за гравитационни вълни, тъй като гравитационните вълни, излъчвани по време на сливания, са изключително мощни и може да носят информация за структурата на тези ултракомпактни обекти.
„Откриването на което и да е от предсказанията на модела на замръзналата звезда ще има революционно въздействие“, казва Брустейн.
