При коллапсе массивных звёзд могут вместо чёрных дыр создаваться мини-вселенные

Фото из открытых источников

Международной группой учёных-теоретиков предложена любопытная альтернатива традиционному пониманию механизма гибели массивных звёзд. Они выдвинули версию, что коллапс подобных светил может стать причиной не только образования чёрных дыр, но и возникновения так называемых гравизвёзд — гипотетических объектов, внутри которых могут формироваться «мини-вселенные». Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.

Общепринятая модель эволюции массивных звёзд гласит, что после полного использования термоядерного топлива они утрачивают возможность противостояния собственной гравитации. Итогом становится катастрофическое сжатие, оставляющее после себя или компактные остатки типа нейтронных звёзд, или чёрные дыры. Во втором случае давление излучения уже не способно компенсировать гравитационное притяжение.

По общей теории относительности, вещество может сжиматься до достижения состояния сингулярности, при котором плотность, сила тяжести и кривизна пространства-времени обретают бесконечность. Хотя реальность чёрных дыр уже подтверждают многочисленные наблюдения электромагнитного излучения и гравитационных волн, но ряд их фундаментальных свойств до сих пор вызывают научные споры.

Особенно проблематична собственно сингулярность, т.к. её появление говорит о пределах применимости общей теории относительности. К тому же, горизонт событий, за пределы которого не вырывается никакая информация, в том числе, свет, приводит к невозможности прямого изучения внутренних областей чёрной дыры. Поэтому физики давно пытаются выстроить альтернативные математические схемы. В некоторых из них устраняется сингулярность, при сохранении горизонта событий, как в случае регулярных чёрных дыр.

Другие модели включают объекты, не обладающие ни сингулярностью, ни горизонтом событий. К таковым относят гравизвёзды — «звезды гравитационного вакуума», внутри которых, согласно теории, нет ни сингулярности, ни горизонта событий. Их центральную область заполняет тёмная энергия, а внешняя часть сформирована из тонкой оболочки традиционного вещества.

Считается, что отрицательное давление тёмной энергии пытается расширить внутреннюю область объекта, а гравитация и давление внешней оболочки этому мешают. Так обеспечивается устойчивость структуры. Подобные объекты должны быть компактными, аналогично чёрным дырам, поэтому их крайне сложно различать.

В новой работе два физика-теоретика предложили модель формирования статической гравизвезды как следствие гравитационного коллапса сферического облака, составленного звёздным веществом. До сих пор механизмы создания подобных объектов остаются малоизученными. 

Согласно новой модели, коллапс массивной звезды может запускать процесс, схожий с Большим взрывом. В итоге внутри создающейся гравизвезды способна сформироваться отдельная мини-вселенная. Как поясняют авторы исследования, аналог Большого взрыва может развиться уже после того, как звезда почти достигла состояния чёрной дыры. Поскольку вещество уже сжато до экстремальных плотностей и начинают складываться новые физические явления.

Авторы выдвигают версию, что такая новая мини-вселенная, как и наша собственная Вселенная, будет расширяться благодаря тёмной энергии, что сконцентрирована в ядре гравизвезды. Данное расширение станет противостоять гравитационному сжатию вещества. В итоге будет создано равновесие между расширяющейся мини-вселенной и коллапсом звёздного вещества, что даст возможность формирования устойчивой гравизвезды вместо чёрной дыры.