Ученые исправили небольшую ошибку: черные дыры сделаны из темной энергии?

Ученые исправили небольшую ошибку: черные дыры сделаны из темной энергии?

Два исследователя Гавайского университета в Маноа выявили и исправили небольшую ошибку, допущенную при применении уравнений Эйнштейна для моделирования роста Вселенной.

Физики обычно предполагают, что космологически большая система, такая как Вселенная, нечувствительна к деталям малых систем, содержащихся в ней. Кевин Крокер (Kevin Croker), научный сотрудник факультета физики и астрономии, и Джоэль Вайнер (Joel Weiner), преподаватель математического факультета, показали, что это предположение может оказаться неверным для компактных объектов, которые остаются после коллапса и взрыва очень крупных звезд. 

«В течение 80 лет мы, как правило, работали, предполагая, что Вселенная не была затронута конкретными деталями какой-либо небольшой территории. Теперь понятно, что общая теория относительности может заметно связать коллапсирующие звезды – регионы размером с Гонолулу – с поведением Вселенной в целом, более чем в тысячу миллиардов раз»,- сказал Крокер. 

Крокер и Вейнер продемонстрировали, что скорость роста Вселенной может стать чувствительной к усредненному вкладу таких компактных объектов. Аналогично, сами объекты склонны стать связанными с ростом Вселенной, получая или теряя энергию в зависимости от состава объектов. Этот результат является значительным, поскольку он обнаруживает неожиданные связи между физикой космологических и компактных объектов, что, в свою очередь, приводит ко многим новым данным наблюдений. 

Как отмечают исследователи, скорость роста Вселенной свидетельствует о том, что происходит со звездами в конце их жизни. Астрономы обычно предполагают, что большие звезды образуют черные дыры, когда они умирают, но это – не единственный возможный результат. В 1966 году Эраст Глинер (Erast Gliner), молодой физик из Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе в Ленинграде, предложил альтернативную гипотезу о том, что очень большие звезды должны превратиться в то, что теперь можно назвать общими объектами темной энергии (GEODE). Они выглядят как черные дыры, если смотреть снаружи, однако, в отличие от черных дыр, они содержат Темную Энергию вместо сингулярности.

В 1998 году две независимые группы астрономов обнаружили –  расширение Вселенной ускоряется, что согласуется с наличием равномерного вклада Темной Энергии. Однако не было признано, что GEODE могли бы внести свой вклад таким образом. Крокер и Вейнер отметили, что если часть самых старых звезд рухнет в GEODE, а не в черные дыры, их усредненный вклад сегодня, естественно, произведет необходимую однородную Темную Энергию.

Результаты этого исследования также применимы к сталкивающимся двойным звездным системам, наблюдаемым через гравитационные волны коллаборацией LIGO-Virgo. В 2016 году LIGO объявила о первом наблюдении того, что казалось системой столкновения двойной черной дыры. Ожидалось, что такие системы будут существовать, но пара объектов оказалась неожиданно тяжелой – примерно в пять раз больше массы черной дыры, предсказанной в компьютерном моделировании. Используя исправленный формализм, Крокер и Вейнер рассмотрели, наблюдает ли ЛИГО-Дева двойные столкновения GEODE, а не двойные столкновения с черной дырой. Они обнаружили, что GEODE растут вместе со Вселенной во время, ведущее к таким столкновениям. Когда происходят столкновения, результирующие массы GEODE увеличиваются в четыре-восемь раз, что грубо согласуется с наблюдениями ЛИГО-Дева.

Крокер и Вайнер старались отделить свой теоретический результат от наблюдательной поддержки сценария GEODE, подчеркивая, что «черные дыры определенно не мертвы. Мы показали, что если GEODE существуют, то они могут легко привести к наблюдаемым явлениям, которым нет убедительных объяснений. Мы ожидаем множество других наблюдательных последствий сценария GEODE, включая множество способов его исключения. Мы едва коснулись поверхности».

Исследование «Последствия симметрии и давления в космологии Фридмана: I. Формализм» опубликовано в выпуске Astrophysical Journal от 28 августа 2019 года и доступно в Интернете.

Оставьте свой комментарий