Фото: EAST NEWS
Астрофизика

Математики доказали отсутствие сингулярности в черных дырах

К такому выводу пришли ученые США. Теория петлевой квантовой гравитации позволила им расширить гравитационную физику за пределы общей теории относительности.

Общая теория относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна предсказывает, что как только объект попадает за горизонт событий внутри черной дыры, он оказывается в точке сингулярности и полностью разрушается. В ней гравитационное притяжение бесконечно, и известные всем законы физики — включая теорию Эйнштейна — перестают работать.

В последние десятилетия физики-теоретики не раз проверяли на прочность существование сингулярности при помощи сложных математических уравнений, но не добились значительных успехов. По крайней мере, до сих пор, пишет Sci News.

«Лучшая теория гравитации, которая у нас сейчас есть, это ОТО, но у нее есть свои ограничения, — говорит профессор Абхай Аштекар, директор Института гравитации и космоса Пенсильванского университета. — К примеру, ОТО предсказывает, что во Вселенной есть места, где гравитация становится бесконечной и пространство-время попросту заканчивается. Мы называем такие места сингулярностями. Но даже Эйнштейн был согласен, что эти ограничения общей теории относительности — результат того, что она игнорирует квантовую механику».

Профессор Аштекар и его коллеги разработали новые математические уравнения, которые описывают черные дыры в петлевой квантовой гравитации. Они доказывают, что никакой сингулярности черных дыр нет.   

«В теории Эйнштейна пространство-время — это вещество, которое можно делить на сколь угодно малые части. Это и есть основа сингулярности, когда гравитационное поле становится бесконечным, — рассказывает соавтор исследования профессор Парамприт Сингх из Университета штата Луизианы. — В петлевой квантовой гравитации ткань пространства-времени обладает плиточной структурой, которую нельзя разделить на более мелкие плитки. Мы показали, что так устроены черные дыры и поэтому сингулярности нет».

Вместо сингулярности петлевая квантовая гравитация предсказывает воронку к другому ответвлению пространства-времени.

Эти плитковидные геометрические единицы, которые решают проблему сингулярности, на порядки меньше, чем мы можем увидеть с помощью современных технологий, но у ученых есть математический аппарат для предсказания их поведения.

Недавнее исследование поставило крест на гипотезе, возникшей в 2015 году — что таинственная темная материя Вселенной может состоять из первичных черных дыр. Американские ученые, проанализировав 740 самых ярких сверхновых, доказали ошибочность этого предположения.