Проход в иной мир: черные дыры ведут себя удивительным образом в расширяющейся Вселенной

Согласно исследованию, опубликованному на сервере препринтов arXiv, физики выяснили, что во Вселенной, которая расширяется, уравнения Эйнштейна требуют, чтобы скорость расширения космоса на горизонте событий черной дыры была постоянной и одинаковой для всех черных дыр. Это значит, что на горизонте событий черной дыры существует только темная энергия, то есть космологическая постоянная, которая ускоряет расширение космоса. Авторы считают, что иначе давление материи и искривление пространства-времени должны были быть бесконечными на горизонте событий, а этого не может быть, пишет Phys.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Черные дыры — что они из себя представляют?

Черные дыры – это сверхплотные объекты, возникающие в результате гибели массивных звезд. У них есть не физическая поверхность, окружающая черную дыру, под названием горизонт событий. Все, что находится за этим горизонтом навсегда исчезает в черной дыре.

Впервые существование черных дыр предсказал физик Карлом Шварцшильд в 1916 году. Он использовал уравнения Альберта Эйнштейна и заявил о том, что существуют массивные, идеально круглые объекты в статичной Вселенной. Он же и предположил существование горизонта событий у черных дыр. Его радиус пропорционален массе черной дыры. Шварцшильд также предположил, что внутри черной дыры находится точка сингулярности, то есть точка бесконечной плотности, где перестают работать законы гравитации Эйнштейна.

Решение уравнений Эйнштейна о структуре пространства-времени вокруг массы было впервые предложил астроном Джордж МакВитти в 1933 году. Он обнаружил, что вблизи массы пространство-время похоже на пространство-время Шварцшильда с горизонтом событий, но вдали от массы Вселенная расширяется, как это делает она и сейчас. Скорость расширения Вселенной определяется постоянной Хаббла.

Расширение Вселенной и черные дыры

Но авторы нового исследования сосредоточили свое внимание на черной дыре, массивном симметричном объекте, который существует именно в расширяющейся Вселенной. Ученые использовали решение МакВитти и обнаружили, что скорость расширения пространства на горизонте событий должна быть постоянной, связанной только с космологической постоянной, которую можно представить как плотность энергии вакуума пространства-времени. Сейчас это известно, как плотность темной энергии. То есть единственной энергией на горизонте событий является темная энергия. Физики сделали вывод, что из-за этого разные части Вселенной расширяются с разной скоростью.

Проблема Хаббла

Сейчас астрофизики пытаются решить так называемую проблему Хаббла, которая состоит в том, что разные измерения постоянной Хаббла дают разные значения. Авторы нового исследования считают, что несоответствие является естественным следствием правильного анализа пространства-времени черной дыры в расширяющейся Вселенной в рамках общей теории относительности Эйнштейна.

Уравнения физиков показывают, что следствием расширения Вселенной с разной скоростью является то, что космологическая постоянная должна быть положительной. Иначе Вселенная подверглась бы колебаниям и не создавала космические пустоты. Ученые считают свои выводы самым простым объяснением наблюдаемого текущего ускорения Вселенной.

Проход в другую Вселенную

Физики объясняют, что, например, для звезды Вселенная также расширяется на границе ее поверхности, но сама звезда не расширяется, поскольку ее удерживает гравитация. Но горизонт событий является абстрактной поверхностью, которая состоит не из материи или энергии, а просто из точек пространства, поэтому постоянная скорость расширения пространства здесь неудивительна. Сам горизонт событий и черная дыра не расширяются. Просто точки пространства за горизонтом событий удаляются прочь.

Но измерить постоянную Хаббла на горизонте событий в настоящее время невозможно, если не будут разработаны новые методы. Также авторы считают, что каждая черная дыра на самом деле является червоточиной или кротовой норой, то есть переходом в другую Вселенную за горизонтом событий. Физики считают, что этот проход не увеличивается с расширением Вселенной.

Также Фокус писал о том, что случилось с китайским модулем на обратной стороне Луны. Хотя китайские ученые уже получили первые в истории образцы породы с темной стороны Луны, остается вопрос о судьбе модуля "Чанъэ-6", который их собрал.