Новое решение теории относительности Эйнштейна: в космосе есть звезды похожие на черные дыры

Новое решение уравнений, которые лежат в основе теории относительности Эйнштейна предполагает, что гипотетические гравитационные звезды, похожие на черные дыры, могут присутствовать во Вселенной и при этом они сложены друг в друга. Эту гипотезу представили ученые в журнале Classical and Quantum Gravity, пишет Space.

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

Одно из важных достижений теории относительности Эйнштейна состоит в том, что уравнения, лежащие в ее основе, предсказали существование невероятных космических объектов и явлений. Благодаря этой теории ученые узнали о существовании черных дыр и гравитационных волн, которые были подтверждены более поздними наблюдениями. Пока что астрофизики не обнаружили предсказанных Эйнштейном белых дыр, которые являются антиподом черных дыры и червоточин или кротовых нор, с помощью которых можно быстро перемещаться в космосе. Возможно они будут обнаружены в будущем.

Гравитационные звезды

Но еще в 2001 году на основе теории относительности Эйнштейна возникла идея о существовании в космосе гравитационных звезд, компактных объектов, ядро которых состоит из темной энергии. Последняя, как сейчас принято считать, отвечает за ускоренное расширение Вселенной. Ученые предположили, что в гравитационных звездах темная энергия будет оказывать отрицательное давление и защитит такие звезды от их внутренних гравитационных сил.

Теперь появилось новое решение уравнений гравитационного поля в теории относительности Эйнштейна, которое предполагает, что гравитационные звезды существуют в виде сложенных друг в друга объектов.

По словам ученых, гравитационные звезды похожи на черные дыры, но не полностью. Но для начала нужно вспомнить о том, что после появления теории относительности первое решение уравнений гравитационного поля создал немецкий физик Карл Шварцшильд.

Радиус Шварцшильда

В решении Шварцшильда были две особенности, которые и привели к созданию концепции черной дыры. Ученые предсказал, что на определенном расстоянии от тела, которое имеет массу, скорость, необходимая для того, чтобы покинуть это тело, должна превысить скорость света.

Для большинства тел этот радиус Шварцшильда находится глубоко под поверхностью. Например, у Солнца он расположен на расстоянии 3 км от ядра, хотя радиус нашей звезды составляет примерно 700 тысяч км. Если бы Солнце могло сжаться и его радиус стал меньше радиуса Шварцшильда, то появилось бы тело с внешней границей, из которой не мог бы выйти даже свет. Таким образом это решение привело к появлению понятия горизонт событий черной дыры.

Решение Шварцшильда также предполагало, что может существовать точка, в которой материя настолько плотная, что даже уравнения теории относительности здесь не должны работать. Позже эта точка стала известна как центральная сингулярность черной дыры, где существующие законы физики действительно не работают.

Эти предсказания, сделанные в начале 20 века, были проверены в 1971 году, когда астрономы обнаружили первую черную дыру. Затем в начале 21 века ученые выяснили, что в центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра, масса которой в 4,5 млн раз больше массы Солнца. Ну а визуальную форму черных дыр, предсказанную теорией относительности, удалось подтвердить в 2019 году, когда был получен первый снимок черной дыры.

Похожие на черные дыры звезды

Гравитационные звезды были предложены в качестве альтернативы черным дырам. Физики-теоретики считают, что эти объекты имеют ряд преимуществ перед черными дырами. Они почти такие же компактные и имеют сильнейшую гравитацию, как и черные дыры. Но гравитационные звезды не имеют горизонта событий, а значит свет из них может выйти. И вместо точки сингулярности в центре такие звезды имеют ядро из темной энергии.

При этом, согласно гипотезе, гравитационные звезды имеют почти бесконечно тонкую оболочку из обычной материи, которую ученым было трудно объяснить. Но новая гипотеза предполагает, что складывание гравитационных звезд друг в друга приведет к несколько более толстой оболочке из обычной материи.

Но, тот факт, что уравнения гравитационного поля теории относительности допускают существование некоторого объекта в космосе, не означает, что этот объект действительно существует.

Авторы нового исследования говорят, что пока они не могут сказать, какой механизм мог бы создать подобные гравитационные звезды. Но даже если их не существует, новые решения уравнений Эйнштейна помогут лучше понять свойства черных дыр.

Как уже писал Фокус, космический телескоп Уэбб обнаружил ответ на вопрос о том, как появился Млечный Путь, на заре Вселенной.