Физики Хэмилтон и Макмакен доказали, что сингулярность не была точкой

Исследования, проведенные физиками-теоретиками Эндрю Хэмилтоном из Университета Колорадо в Боулдере и Тайлером Макмакеном из Университета Мэри, раскрыли новую грань понимания сингулярности внутри черной дыры Шварцшильда. Согласно их выводам, сингулярность не является точкой бесконечной плотности, как это традиционно изображается в учебниках, а представляет собой плоскую трехмерную поверхность. Данная работа уже принята к публикации в уважаемом научном издании Physical Review D (PRD).

С начала 1930-х годов сингулярность невращающейся черной дыры воспринималась как точка, в которую стягивается все вещество. Однако в 1960-х годах, когда были изучены вращающиеся черные дыры Керра, ученые обнаружили, что центробежные силы меняют сингулярность на кольцо. Тем не менее, для простых черных дыр Шварцшильда традиционная модель с точкой оставалась удобной и понятной.

Интересно, что еще в 1998 году Хэмилтон, создавая визуализации падения в черную дыру для студентов, заметил, что вместо ожидаемой точки возникает поверхность, однако тогда он не смог объяснить этот эффект. Недавние исследования привели к разгадке, которая заключается в анализе траекторий двух наблюдателей, падающих в одну черную дыру с противоположных сторон. Если сингулярность действительно была бы точкой, оба наблюдателя должны были бы встретиться в одном и том же месте.

Тем не менее, искривленное пространство-время не позволяет свету или любому другому сигналу перемещаться между падающими наблюдателями, что приводит к потере причинной связи: они навсегда остаются в неведении о судьбе друг друга. Это приводит к выводу, что они не могут встретиться в одной и той же точке пространства-времени. Проблема исчезает, если сингулярность действительно является плоской трехмерной пространственно-подобной поверхностью, которую каждый наблюдатель достигает в своей индивидуальной точке.

Авторы исследования утверждают, что их выводы также касаются вращающихся черных дыр Керра: их кольцевая сингулярность при реальном коллапсе тоже может трансформироваться в пространственно-подобную поверхность на внутреннем горизонте.

«Квантовая гравитация — это ключевой вопрос теоретической физики, и именно на сингулярных поверхностях черных дыр она и происходит в нашей Вселенной», — комментирует Хэмилтон. Если сингулярность Шварцшильда оказывается поверхностью, а не точкой, это может существенно изменить математическую основу для разработки будущей теории квантовой гравитации, которая стремится объединить общую относительность и квантовую механику.