ЗАМРЪЗНАЛИ ЗВЕЗДИ, Новини за науката и технологиите
Споровете за структурата на черните дупки продължават.
Агонизиращите звезди, разкъсващи тъканта на пространство-времето, не дават почивка на физиците и астрономите. Черните дупки са уникални небесни обекти, толкова екстремни, че досега никой не знае какво точно представляват.
Повечето изследователи смятат, че това са микроскопични сингулярности - останки от звезди, компресирани от собствената им гравитация. Съществува обаче мнение, че черните дупки са разширени тела и се състоят от материя в необичайно състояние, замръзнала в процеса на колапс, като вода, превърната в лед. Такова смело предположение помага за обединяването на общата теория на относителността и квантовата механика.
Според учебниците сингулярността е заобиколена от хоризонт на събитията. Тази въображаема повърхност е границата, от която няма връщане за всяка материя, която се втурва в черната дупка. На него обаче не се случва нищо особено: законите на физиката са едни и същи навсякъде. Въпреки това, от гледна точка на квантовата механика, хоризонтът на събитията е дълбоко парадоксален, тъй като позволява загуба на информация от нашия свят.
В новата концепция за черна дупка концепцията за хоризонт на събитията отсъства. Идеята е, че има сила, която може да спре колапса на звезда: в вещество с определени свойства силата на гравитацията променя знака, превръщайки се не в сила на привличане, а в сила на отблъскване. Предполага се, че такова вещество - "тъмна енергия" - причинява ускоряване на разширяването на Вселената.
Миналата година Павел О. Мазур от Университета на Южна Каролина и Емил Мотола от Националната лаборатория в Лос Аламос предположиха, че по време на колапса материята може да се втвърди като ледени кристали. Получава се така нареченият гравастар, подобен на пърженотосладолед: твърда кора от много плътна, но все пак обичайна субстанция, стабилизирана от необичайно съдържание. Тази обвивка замества хоризонта на събитията.
Едно по-смело предположение включва не само „замразяването“ на тъмната енергия, но и отхвърлянето на теорията на относителността. Акустичните уравнения за движещи се течности са в много отношения подобни на уравненията на общата теория на относителността. Звуковите вълни могат да бъдат уловени от течност по същия начин, по който светлината се улавя от черна дупка. Може би пространство-времето е вид течност.
В кондензирани среди (течности и твърди вещества) много се определя от колективни взаимодействия, т.е. агрегация на молекули, а не техните индивидуални свойства. Когато водата замръзне, молекулите остават същите, но тяхното колективно поведение се променя и законите, които се прилагат за течността, престават да се прилагат. При определени условия течността става свръхтечна и тогава дори на макроскопично ниво нейните свойства се определят от законите на квантовата механика. Джордж Чаплин от Ливърморската национална лаборатория. Лорънс, заедно с Евън Хохфелд, Робърт Б. Лафлин и Дейвид Сантяго от Станфордския университет, предполагат, че подобен процес се случва на хоризонта на събитията. Уравненията на теорията на относителността престават да действат, появяват се нови закони. „Ако приемем, че пространство-времето е свръхфлуидна течност, тогава е съвсем естествено да приемем, че на хоризонта на събитията някои физични закони губят своята сила, т.е. класическият хоризонт на събитията се заменя с квантов фазов преход“, казва Чаплин.
Досега всички тези идеи са писани с вила по водата и критиците имат много възражения. Например как се променясъстоянието на материята или пространство-времето по време на колапса на звезда? Скот А. Хюз от Масачузетския технологичен институт отбеляза: „Не виждам как една масивна звезда, състояща се от обикновен газ, чиято плътност и налягане са свързани с просто съотношение, може да се превърне в обект с толкова странна структура като гравазвезда.“ Традиционните теории за квантовата гравитация са много по-развити. Например, теорията на струните обяснява парадоксите на черните дупки, без да изоставя хоризонта на събитията и относителността.
От данните от наблюдения ще бъде трудно да разберем коя концепция, нова или класическа, е по-подходяща за описание на черните дупки. Въпреки това е възможно. Гравитационните вълни позволяват да се определи формата на пространство-времето в близост до предполагаеми черни дупки. За класическа сингулярност, прост обект без реална повърхност, са възможни само два случая и ако при наблюдение на гравитационните вълни бъде открита някаква друга форма, тогава съвременните физични теории ще станат следващата жертва на черните дупки.