Согласно классической общей теории относительности, всё, что пересекает горизонт событий черной дыры, исчезает в ней навсегда. Однако новое исследование в области квантовой гравитации предлагает интригующую альтернативу: материя, поглощенная черной дырой, может оставлять тонкий, но устойчивый «квантовый отпечаток» в ее внешнем гравитационном поле. Это открытие способно разрешить один из самых известных парадоксов современной физики.
Художественная иллюстрация черной дыры, всасывающей в себя всю ближайшую материю в космосе.Парадокс, о котором идет речь, был сформулирован Стивеном Хокингом в 1970-х годах. Он показал, что черные дыры не являются абсолютно черными — они испускают тепловое излучение (излучение Хокинга), которое со временем приводит к их испарению. Проблема в том, что это излучение носит чисто тепловой характер и не содержит никакой информации о том, что именно упало в черную дыру. Это противоречит фундаментальному принципу квантовой механики, согласно которому информация во Вселенной не может быть уничтожена. Таким образом, черные дыры становятся идеальной лабораторией для проверки совместимости двух столпов физики: квантовой теории и общей теории относительности.
«Наша работа демонстрирует, что эти две теории гораздо более совместимы, чем считалось ранее, и что парадокса, по сути, не существует», — заявил руководитель исследования, физик Ксавьер Калмет из Университета Сассекса.
1. Теорема «об отсутствии волос» под вопросом
Долгое время считалось, что черные дыры — предельно простые объекты. Согласно популярной теореме «об отсутствии волос», предложенной Джоном Уилером, черную дыру можно полностью описать всего тремя параметрами: массой, электрическим зарядом и моментом вращения. Все остальные детали о поглощенной материи — её состав, структура — безвозвратно теряются. Две черные дыры с одинаковой массой, зарядом и спином были бы абсолютно неразличимы.
В новой статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, Калмет и его коллеги бросают вызов этой догме. Используя современные методы расчетов в квантовой гравитации, они смоделировали коллапс двух теоретических звезд с разным химическим составом в черные дыры с идентичными классическими параметрами.
Обратите внимание: Новое смертельное заболевание у мужчин..
Расчеты показали, что гравитационные поля этих черных дыр всё же будут иметь едва уловимые различия. Информация о первоначальном составе звезд сохраняется в квантовом состоянии гипотетических частиц — гравитонов, которые, согласно теории, переносят гравитационное взаимодействие.«Мы обнаружили, что квантовая гравитация позволяет нам обнаружить разницу в гравитационном поле, — пояснил Калмет. — В этом поле сохраняется «память» о том, что именно попало в черную дыру».
2. Путь к экспериментальной проверке
Открытие теоретически разрешает информационный парадокс, но возникает практический вопрос: можно ли обнаружить этот тончайший «квантовый волос»? Современные детекторы гравитационных волн, такие как LIGO и будущая космическая миссия LISA, способны улавливать рябь пространства-времени от слияния черных дыр. Однако эффекты, предсказанные в исследовании, настолько малы, что их обнаружение с помощью нынешних технологий маловероятно.
Тем не менее, прогресс в компьютерном моделировании и квантовых симуляциях может в будущем позволить проверить эту гипотезу. Стоит отметить, что и знаменитое излучение Хокинга до сих пор наблюдалось лишь в лабораторных аналогах черных дыр, а не в астрофизических объектах.
По словам Калмета, работа уже вызвала живой интерес в научном сообществе, хотя для ее полного принятия потребуется время. «Многие ожидали, что для решения парадокса придется кардинально менять физику, — отметил он. — Мы же показали, что ответ может лежать в рамках существующих теорий, если рассматривать их совместно».
Следующим шагом для команды станет использование этого открытия для углубленного изучения конкурирующих теорий квантовой гравитации и, возможно, для продвижения к единой, последовательной теории.
Поддержите сайт лайком! Подписывайтесь - Вам у нас понравится!
#космос #исследования #чёрная дыра #открытия #теория #ученые #космос исследования #новости мира #астрология #астрономия
Больше интересных статей здесь: Новости.
Источник статьи: Новое исследование. Информация о внутренностях черной дыры может быть запечатлена в ее гравитационном поле.