ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ: НУЖНЫ ЛИ ИМ СИНГУЛЯРНОСТИ?
В обсуждениях о черных дырах часто упоминаются горизонт событий и сингулярность. Эти термины определяют, что такое черная дыра. Однако существует мнение, что черным дырам вовсе не обязательно иметь сингулярность, а это может означать, что у них может не быть и горизонта событий.
РАЗЛИЧИЕ МЕЖДУ ТЕОРЕТИЧЕСКИМИ И НАБЛЮДАЕМЫМИ ЧЕРНЫМИ ДЫРАМИ
Сначала давайте разберемся с двумя типами черных дыр. Первая категория включает теоретические черные дыры, описанные в общей теории относительности (ОТО). Эти черные дыры являются решениями уравнений поля Эйнштейна и известны как метрики. Первую метрику черной дыры открыл Карл Шварцшильд, описывающую простую, не вращающуюся черную дыру. Со временем были найдены и другие метрики, например, метрика Керра, открытая в 1963 году Роем Керром, описывающая вращающуюся черную дыру без заряда.
Вторая категория — это черные дыры, которые мы непосредственно наблюдали, например, M87* и черная дыра в центре нашей галактики, SagA*. Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope) собрал множество данных о этих черных дырах, что позволяет утверждать, что они вращаются и имеют структуру, которая в целом согласуется с моделью Керра. Однако наши наблюдения не способны заглянуть внутрь черной дыры, и мы не можем с уверенностью сказать, есть ли у них сингулярность. Так же мы не можем наблюдать сам горизонт событий, поскольку любой свет, пересекающий его, оказывается в ловушке навсегда.
ПРОБЛЕМЫ СИНГУЛЯРНОСТЕЙ И ГОРИЗОНТОВ СОБЫТИЙ
Проблема заключается в том, что хотя сингулярности и горизонты событий естественным образом возникают в математических моделях черных дыр, они создают множество проблем. Сингулярность представляет собой математическую точку бесконечной плотности и нулевого объема, где законы физики перестают действовать. Учёные ввели гипотезу космической цензуры, утверждающую, что сингулярности всегда скрыты горизонтом событий, чтобы мы не беспокоились о них. Однако сами горизонты событий также представляют собой проблему, так как любая информация, пересекающая горизонт событий, навсегда теряется для Вселенной, создавая информационный парадокс.
В поисках решения всех этих проблем ученые продолжают исследовать модели черных дыр без сингулярностей и горизонтов событий. Общая теория относительности — это классическая теория, а реальная вселенная имеет квантовую природу. Поэтому следует разработать квантовую теорию гравитации. Некоторые исследователи утверждают, что квантовая физика может разрешить эти проблемы. Принцип неопределенности Гейзенберга говорит о том, что нельзя определить точную массу в определенной точке, что, вероятно, предотвращает образование сингулярностей. Также излучение Хокинга может позволить энергии и информации уходить из черной дыры.
МОДЕЛЬ ГЕЙУОРДА: ЧЕРНАЯ ДЫРА БЕЗ СИНГУЛЯРНОСТИ
Одной из моделей, которая исключает сингулярности, является метрика Гейюорда. Эта модель является минимальным решением уравнений поля Эйнштейна с ограничениями: статичность, асимптотическая плоскость, сферическая симметрия и несингулярность. В отличие от модели Шварцшильда, метрика Гейюорда представляет собой не вращающуюся черную дыру без сингулярности. В результате в центре такой черной дыры пространство не искривляется до точки, а остается локально плоским.
Среди других изменений, метрика Гейюорда не имеет горизонта событий. Вместо этого у нее есть видимый горизонт, который может принимать материю в течение долгого времени, после чего энергия может постепенно высвобождаться. По сути, это похоже на эффект излучения Хокинга, но без привлечения квантовой физики.
На данный момент нет эмпирических подтверждений, которые
