Так званих "чорних дір" не існує - це всього лише математична модель, що пояснює деякі гравітаційні "аномалії". Якщо в загальну теорію відносності "вмонтувати" квантово-механічні ідеї, то композиційне бачення всесвіту стає цілком реалістичним і математично красивим.
Що ви отримаєте, коли об'єднаєте дві альтернативні теорії, які заперечують фізику "чорних дір"?
Фізик Рауль Карбальо-Рубіо з Міжнародної школи перспективних досліджень (Трієст, Італія), нещодавно опублікував результати дослідження, згідно з якими модифікована релятивістська теорія здатна описати нову математичну модель долі масивних зірок. Але для цього необхідно залучити аналітичний апарат квантової фізики.
Під кінець свого життя масивна зірка, спалахнувши надновою, залишає за собою щільне ядро, яке, за класичною версією, продовжує руйнуватися, утворюючи нейтронну зірку або "чорну діру". Така доля всіх зірок, якщо простежувати історію їхньої маси. Нейтронні зірки знаходять баланс між силою відштовхування спустошеного "палива" та силою тяжіння, тоді як більш масивні ядра руйнуються в зоряні системи, нездатні боротися з переважним тяжінням власної гравітації.
Відштовхувальна сила тяжіння
Карбальо-Рубіо додає у вищевказану модель додатковий елемент: квантові коливання. Відомо, що віртуальні частинки здатні з'являтися і зникати, і ці ефекти постійно фіксуються дослідниками.
У ширшому сенсі можна припустити, що такого роду коливання відбуваються в будь-якій точці простору-часу. Ці частинки розглядаються як флуктуації позитивної та негативної енергії, які за нормальних умов не фіксуються.
Але екстремальна тяжкість компактних об'єктів порушує гравітаційний баланс, ефективно генеруючи потоки енергії і тим самим створюючи відштовхувальну гравітаційну силу.
"Існування квантових флуктуацій через гравітаційні поля відомо з кінця 1970-х років", - пояснює свою ідею Карбальо-Рубіо. Але фізики не розуміють, як враховувати цей ефект у зірках, що руйнуються.
Отримані рівняння Карбальо-Рубіо об'єднують загальну теорію відносності і квантову механіку таким чином, що вони пояснюють фізичну природу і квантових флуктуацій, і гравітації.
Також існує механізм, який врівноважує "позитивну" і "негативну" гравітацію для зоряних мас, які потенційно здатні утворити "чорні діри". Дублюючи властивості "квазікласичних релятивістських зірок", ці компактні об'єкти не повністю руйнуються під власною вагою, створюючи горизонти подій, тобто ці зірки не є "чорними дірами" з точки зору академічної астрономії.
Гібридна зірка
Цікаво, що квазікласичні релятивістські зірки, за Карбальо-Рубіо, несуть у собі відмінні риси раніше запропонованих альтернатив "чорних дір" - гравітарів і чорних зірок.
Ці типи зоряних систем складаються зі звичайної матерії і на основі квантових коливань. Але коли ідеї "чорних зірок" були вперше запропоновані, рівняння, що включають квантові флуктуації, ще не були відомі.
Карбальо-Рубіо, в принципі, з точки зору фізики нічого нового не створив, за винятком альтернативної математичної інтерпретації.
Гравітари і чорні зірки структуровані по-різному: в ядрах гравітарів великі квантові флуктуації витісняють звичайну матерію назовні, утворюючи ультратонку оболонку на поверхні. Зі свого боку, чорні зірки врівноважують матерію і квантові флуктуації по всій лінії горизонту подій. Зоряні системи Карбальо-Рубіо схожі на гібрид двох попередніх ідей.
"З одного боку, як матерія, так і квантові флуктуації присутні у всій структурі, як у моделі чорної зірки", - каже він. - "З іншого боку, зірка відображає два окремі елементи, а саме ядро та ультратонку оболонку, як у моделі гравітарів".
Питання стабільності
Чи є ці гібридні зірки частиною реального світу - предмет дебатів. Математичні рішення Карбальо-Рубіо не включають фактор часу, тому незрозуміло, чи залишається така зірка стабільною або швидко перетвориться на щось інше. Інакше кажучи, псевдореальність "чорних дір", як і раніше, актуальна.
"Рівноважні рішення можна знайти для ручки, що стоїть на її вершині", - зауважує астрофізик Лучано Реццолла з Інституту теоретичної фізики, Німеччина. - Таке рішення, очевидно, нестійке до малих збурень".
Однак, якщо Карбальо-Рубіо зможе показати, що його квазікласичні релятивістські зірки справді динамічно стабільні, то наступне покоління гравітаційних хвильових обсерваторій має запропонувати рівень точності, необхідний для фіксації нетрадиційних компактних тіл. Тільки в такий спосіб можна довести новий тип зірок.
