Странна теория твърди, че може и да няма черни дупки

Черните дупки са най-загадъчните обекти във Вселената. Те са обекти в космоса, където всички наши познания по физика напълно се разпадат.

И въпреки това, въпреки очевидната им невъзможност, те съществуват. Но какво, ако тези гравитационни чудовища изобщо не са черни дупки, а по-скоро космическият еквивалент на размити, вибриращи топки от струни?

Ново изследване предполага, че това може да е така и че с предстоящите наблюдения можем да ги видим.

Черните дупки се появяват в теорията на Айнщайн за относителността, но по всички правила те просто не трябва да съществуват.

В тази теория, ако струпването на материя се събере в достатъчно малък обем, гравитацията може да стане изключително силна. Това безумно гравитационно компресиране може да надвие някоя от останалите четири основни природни сили, включително силната ядрена сила, която държи материяга заедно.

След като се достигне определен критичен праг, струпването на материя просто се притиска и свива в безкрайно мъничка точка. Тази безкрайно малка точка е известна като сингулярност и е заобиколена от повърхност, известна като хоризонт на събитията – мястото, където гравитацията навътре надвишава скоростта на светлината.

Разбира се, няма такова нещо като безкрайно мъничка точка, така че тази картина изглежда грешна. Но в средата на 20-ти век астрономите започнаха да откриват обекти, които приличаха на черни дупки и действаха като черни дупки.

Въпреки невъзможността им, те бяха там, плаващи из Вселената. И това не е единственият проблем. През 1976 г. физикът Стивън Хокинг осъзнава, че черните дупки не са напълно черни. Поради странността на квантовата механика черните дупки бавно се изпаряват.

Това води до парадокс: Цялата информация, която попадне в черна дупка, се заключва вътре. Но радиацията на Хокинг не носи тази информация (поне доколкото разбираме). И така, когато черната дупка в крайна сметка се изпари, какво се случва с цялата тази информация?

През десетилетията физиците-теоретици усилено работят, за да намерят нещо – каквото и да било – за обяснение на черните дупки. Нещо, което обяснява информационния парадокс и нещо, което да замени сингулярността с математика, която работи.

Сред тези теоретици са и работещите върху теорията на струните, която е модел на Вселената, който замества всички частици и сили, които знаем, със  субатомни, вибриращи струни.

В теорията на струните тези струни са основните съставни елементи на материята във Вселената, но не можем да ги разглеждаме като струни, защото са изключително малки.

За да може математиката на теорията на струните да работи, трябва да има допълнителни измерения, всичките мънички, които се свиват до субатомни скали, така че да не ги виждаме.

Теорията на струните твърди, че е теория на всичко, способна да обясни всеки вид частица, всякакъв вид сила и основно всичко във Вселената ( за пълнота и цялата Вселена). Така че теорията на струните трябва да може да обясни необяснимото: тя трябва да може да замени черните дупки с нещо по-малко плашещо.

И наистина, теоретиците на струните са предложили по-малко страшен заместител на черните дупки. Те се наричат ​​топки. В теорията на струните черните дупки не са нито черни, нито дупки.

Вместо това, най-добрата метафора, за да се обясни за какво става въпрос, е да се разгледа друг компактен и странен обект във Вселената: неутронни звезди.

Неутронните звезди се случват, когато даден обект не разполага с достатъчно гравитация, за да се компресира в това, което наричаме черна дупка. Вътре в неутронната звезда материята се компресира във възможно най-високото си състояние.

Неутроните са една от основните съставки на атомите, но те обикновено играят заедно с други частици като протони и електрони. Но в неутронна звезда този вид атомна дружба се разпада и разтваря, оставяйки след себе си само неутрони, натъпкани възможно най-плътно.

При струнните топки, основните струни спират да работят заедно, а просто се тълпят заедно, превръщайки се в голяма топка струни – fuzzballs. Те не са напълно доработени, дори и на теория, защото колкото и да звучи убедително теорията на струните, никой никога не е успял да излезе с цялостно математическо решение за това – и така fuzzballs не са просто размити във физическата реалност, но и размита математическа възможност.

И все пак може да успеем да ги намерим с предстоящи проучвания, както е описано в статия, публикувана на 27 октомври в списанието за предпечат arXiv. Тъкмо сега започваме да се движим в миналото, доказвайки съществуването на черни дупки и към изследване на детайлите за това как се държат и най-добрият ни начин да го направим е чрез гравитационни вълни.

Когато черните дупки се сблъскват и сливат, те пускат цунами от гравитационни вълни, които се измиват през космоса, в крайна сметка достигайки до нашите детектори на Земята. За всички десетки сливания на черни дупки, на които сме били свидетели досега, подписът на гравитационната вълна е точно това, което общата теория на относителността предсказва да направят черните дупки.

Но бъдещите инструменти, като Усъвършенстваната обсерватория за гравитационно-вълнови лазерни интерферометри (LIGO) и космическата антена за лазерен интерферометър (предложен космически детектор за гравитационни вълни), може да имат чувствителността да правят разлика между нормалните черни дупки и струнните топки. Проблемът е, че различните модели струнни топки предсказват различни отклонения от стандартното поведение на черната дупка.

Ако стане възможно да се намерят доказателства за струнните топки, това не би отговорило просто на въпроса какво всъщност са черните дупки; това би разкрило някои от най-дълбоките тайни в основата на природата.