Физик успя да съвмести квантовата теория и Айнщайновата гравитационна теория и доказа математически, че космическите чудовища не могат да възникнат.
Черните дупки отдавна са завладели въображението на публиката и са предмет на популярната култура, от „Стар Трек“ до Холивуд.
Те са върховното неизвестно – най-черните и най-плътни обекти във Вселената, от които дори светлината не може да се измъкне. И сега към всички техни странности се добавя още една: те не съществуват!
Лаура Месини-Хоутън, преподавател по физика в UNC-Chapel Hill in the College of Arts and Sciences, е доказала математически, че черните дупки никога не могат да възникнат.
Тя е направила това, съвместявайки квантовата и Айнщайновата гравитационна теория, двете привидно противоречащи си фундаментални физични теории.
Полученият резултат, ако се потвърди, може да накара учените да преосмислят представите си не само за устройството на Вселената, но дори и за нейния произход.
„Аз още не съм излязла от шока – казва Месини-Хоутън, цитирана от Phys.Org. – Този проблем е изучаван повече от 50 години и сега това решение ни дава много материал за размисъл.“
От десетилетия се смята, че черната дупка се образува, когато една масивна звезда се свие до изолирана точка в пространството, наречена сингулярност. Около сингулярността се образува невидима граница, наречена хоризонт на събитията. Всеки материален обект, преминал през хоризонта на събитията, никога вече не може да се върне обратно. Нищо, дори и светлината, не може да избяга от този гравитационен капан.
Главната причина за странността на черните дупки е, че те представляват арена, на която се сблъскват Айнщайновата гравитационна теория и квантовата теория. Айнщайновата теория предсказва образуването на черните дупки. Това се съпровожда от пълна загуба на информация. От друга страна, квантовата теория постановява, че никаква информация във Вселената не може да изчезне.
Опитите за съвместяване на тези две теории водят до математическа безсмислица, известна като парадокс за загубата на информация.
През 1974 г. Стивън Хокинг, на базата на квантовата теория, показва, че черните дупки изпускат излъчване. Сега това излъчване се нарича лъчение на Хокинг. През годините учените са открили следи в Космоса, които са в съгласие с Хокинговото лъчение и тези следи показват постоянно увеличаване на броя на черните дупки във Вселената.
Но сега Месини-Хоутън описва един изцяло различен сценарий. И тя, и Хокинг са единодушни, че по време на гравитационния колапс умиращата звезда изпуска Хокингово лъчение. Обаче в своята нова работа Месини-Хоутън показва, че изпускайки Хокингово лъчение, звездата губи много маса. Толкова много, че при продължаващото свиване тя не достига до нужната критична плътност. Тоест не може да се превърне в черна дупка.
Всъщност умиращата звезда се раздува за последен път и експлодира. И не се образуват нито сингулярност, нито хоризонт на събитията. Посланието от работата на Месини-Хоутън е ясно: такова нещо като черна дупка няма!
Статията е качена на сайта ArXiv (1, 2). Тя предлага точно числено решение на проблема. Работата е плод на сътрудничество с Харалд Пфайфър от университета на Торонто. Една по-ранна статия на Месини-Хоутън, също качена в ArXiv, беше публикувана и във Physics Letters B. Тя съдържа приблизително решение на задачата.
Експерименталните факти могат един ден да докажат има или няма черни дупки във Вселената. Но засега, според авторката на изследването, математиката е категорична.
Повечето физици и астрономи са убедени, че нашата Вселена е възникнала от сингулярност, която е започнала да се разширява. Това е така нареченият Голям взрив. Но ако сингулярностите не съществуват, тогава физиците ще трябва да преосмислят своите идеи относно Големия взрив и дали той изобщо някога се е случвал.
„Физиците се опитват да обединят тези две теории – Айнщайновата гравитационна теория и квантовата теория – от десетилетия, а в този сценарий двете теории са в хармония – казва Месини-Хоутън. – И това е голям удар.“
„Статията е безсмислица – критикува изследването Уилям Унрух, физик-теоретик от университета на Британска Колумбия (Канада) в имейл до IFLS. – Подобни опити, целящи да покажат, че черните дупки никога не се образуват, имат много дълга история и този е просто най-новият. Те всички лошо разбират лъчението на Хокинг и приемат, че материята се държи по начин, който е напълно неправдоподобен.“
Според Унрух черните дупки не изпускат достатъчно Хокингово излъчване, за да се стопи своевременно масата до нужната степен, както твърди Мерсини-Хоутън. Вместо това „за изпарението ще са нужни 1053 пъти възрастта на Вселената“, обяснява той.
„Стандартното поведение на такива хора [които не разбират Хокинговото излъчване] е да предполагат, че изтичащата енергия се приближава все повече и повече обратно до хоризонта, при което нейната плътност става все по-голяма и по-голяма“, продължава той.
„За съжаление експлицитните изчисления на плътността на енергията близо до хоризонта показват, че тя реално е малка, а не голяма. Тези изчисления вече са правени през седемдесетте години. Да се нарича една лоша спекулация „доказано математически“, е недопустимо“, отбелязва физикът.
