Краят на ерата на черните дупки: Какво крият „гравастарите“?

Черните дупки – едни от най-загадъчните обекти във Вселената могат да изкривят пространството до такава степен, че дори светлината да не може да избегне гравитационното им поле. Нови изследвания обаче показват, че голяма част от познанията ни за черните дупки може да са погрешни.

Според проучване, публикувано през април в списание Physical Review D, черните дупки може изобщо да не са черни дупки, а хипотетични обекти, наречени „гравитационни звезди“ или „гравастари“. Това съобщи един от авторите на изследването, професорът по физика в Гданския университет Жоао Луис Роса.

Гравастарите бяха предложени през далечната 2001 година като алтернатива на черните дупки. Те представляват звезди, съставени от вакуумна или тъмна енергия – същата енергия, която причинява ускореното разширяване на Вселената.

Разрешаване на парадоксите на черните дупки с помощта на гравастарите

През 1915 година германският физик и астроном Карл Шварцшилд предсказва съществуването на черни дупки въз основа на изчисленията, направени в Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн. През годините астрономическите наблюдения сякаш потвърждават съществуването на обекти, подобни на черни дупки. Описанието на Шварцшилд обаче е било погрешно.

Според теорията в центъра на черната дупка би трябвало да има точка с безкрайно висока плътност, наречена сингулярност, в която е концентрирана цялата маса. Фундаменталната физика обаче твърди, че безкрайности не съществуват, и появата им в която и да е теория показва, че тя е непълна или погрешна.

Тези проблеми сочат необходимостта от разработване на алтернативни модели и гравастарите са един такъв модел. Основното им предимство на отсъствието на сингулярности.

Изследване на гравастарите

Подобно на обикновените черни дупки, гравастарите трябва да възникнат на последния етап от еволюцията на масивните звезди, когато енергията, освободена при термоядреното горене вече не може да преодолее силата на гравитацията и звездата избухва в по-плътен обект. За разлика от черните дупки обаче гравастарите нямат сингулярности и представляват тънки сфери от материя, чиято стабилност се поддържа от тъмната енергия.

Роса и колегите му изследват взаимодействието на частици и радиация с гравастари, като използват теорията на Айнщайн. Те изследвали как изглеждат масите на горещата материя, обграждаща свръхмасивните черни дупки, ако те всъщност са гравастари. Те разгледали и свойствата на „горещите точки“ – гигантски мехури от газ, които обикалят около черните дупки със скорост, близка до светлинната.

Резултатите показаха поразително сходство между излъчването на материя от гравастарите и черните дупки, което показва, че гравастарите не противоречат на наблюденията на учените. Нещо повече, един гравастар би трябвало да изглежда почти като черна дупка, създавайки видима сянка.

Тази сянка не се дължи на улавянето на светлината в хоризонта на събитията, а на гравитационното червено отместване, при което светлината губи енергия при преминаването си през област със силно гравитационно поле.

Перспективи за по-нататъшни изследвания

Поразителните прилики между модела на черните дупки на Шварцшилд и гравитационните звезди подчертават потенциала на последните като реалистична алтернатива без теоретичните капани на сингулярностите. Въпреки това са необходими експерименти и наблюдения, за да се потвърди тази теория.

За да проверят експериментално резултатите, изследователите разчитат на ново поколение наблюдателни експерименти в областта на гравитационната физика. Те включват телескопа Event Horizon и инструмента GRAVITY+ на „Много големия телескоп“ в Чили. Тези експерименти имат за цел да наблюдават процеси, протичащи в центровете на галактики, включително Млечния път.