Черные дыры на самом деле представляют собой гигантские пушистые комки, говорится в новом исследовании.
Исследование пытается положить конец дебатам по поводу известного информационного парадокса Стивена Хокинга, проблемы, созданной выводом Хокинга о том, что любые данные, попадающие в черную дыру, никогда не могут покинуть ее. Этот вывод согласовывался с законами термодинамики, но противоречил фундаментальным законам квантовой механики.
«Из теории струн мы обнаружили, что вся масса черной дыры не всасывается в центр», - сказал Самир Матур, ведущий автор исследования и профессор физики в Университете штата Огайо. «Черная дыра пытается сжать все до точки, но затем частицы вытягиваются в эти струны, а струны начинают растягиваться и расширяться, и они становятся пушистым клубком, который расширяется, чтобы заполнить всю черную дыру».
Исследование, опубликованное 28 декабря в Турецком журнале физики, показало, что теория струн почти наверняка содержит ответ на парадокс Хокинга, как изначально полагали авторы статьи. Физики доказали теоремы, чтобы показать, что теория пушистых клубков остается наиболее вероятным решением информационного парадокса Хокинга. Исследователи также опубликовали эссе, показывающее, как эта работа может решить давние загадки космологии; эссе появилось в декабре в Международном журнале современной физики.
Mathur опубликовал исследование в 2004 году, согласно которому черные дыры были подобны очень большим, очень грязным клубкам пряжи - «пушистым клубкам», которые становятся больше и грязнее по мере того, как в них всасываются новые объекты.
«Чем больше черная дыра, тем больше энергии уходит внутрь, и тем больше становится пушистый комок», - сказал Матур. Исследование 2004 года показало, что теория струн, физическая теория, утверждающая, что все частицы во Вселенной состоят из крошечных вибрирующих струн, может быть решением парадокса Хокинга. С такой пушистой структурой дыра излучается, как любое нормальное тело, и нет никакой головоломки.
После исследования Матхура 2004 года и других подобных работ «многие люди думали, что проблема решена», сказал он. «Но на самом деле часть людей в самом сообществе теории струн думала, что они будут искать другое решение информационного парадокса Хокинга. Их беспокоило то, что с физической точки зрения вся структура черной дыры изменилась."
Исследования последних лет пытались примирить выводы Хокинга со старой картиной дыры, согласно которой черную дыру можно представить как «пустое пространство со всей массой в центре». Одна теория, парадигма червоточины, предполагала, что черные дыры могут быть одним концом моста в пространственно-временном континууме, а это означает, что все, что входит в черную дыру, может появиться на другом конце моста - другом конце червоточины - в другое место в пространстве и времени.
Для того, чтобы картина червоточины работала, некоторое низкоэнергетическое излучение должно выйти из черной дыры на ее краях.
Это недавнее исследование доказало теорему - «теорему эффективных малых поправок» - чтобы показать, что если бы это произошло, черные дыры не излучали бы так, как они излучают.
Исследователи также изучили физические свойства черных дыр, в том числе изменение топологии квантовой гравитации, чтобы определить, будет ли работать парадигма червоточины.
«В каждой из версий, которые были предложены для подхода с червоточиной, мы обнаружили, что физика несовместима», - сказал Матур. «Парадигма червоточины пытается доказать, что в некотором роде вы все еще можете думать о черной дыре как о фактически пустой со всей массой в центре. И теоремы, которые мы доказываем, показывают, что такая картина дыры невозможна.."
Другие исследователи из штата Огайо, которые работали над этим исследованием, включают Мадхура Мехту, Марселя Р. Р. Хьюза и Бин Го.