Чорні діри й теорія відносності: неймовірне відкриття, яке змінює уявлення

Нові відкриття ставлять під сумнів низку космологічних концепцій та водночас відкривають нові горизонти для інтеграції квантової механіки та загальної теорії відносності.

Останні теоретичні дослідження вказують на те, що формування чорної діри, використовуючи лише енергію світла, є неможливим. Це кидає виклик певним аспектам теорії відносності Ейнштейна. Об'єкти kugelblitze, які, за припущеннями, могли б утворюватися виключно з фотонів світла, виявилися нереальними через квантові ефекти в нашому Всесвіті. Таке відкриття має значні наслідки для космологічних моделей та розкриває те, як квантова механіка може впливати на явища, які традиційно розглядаються в контексті класичної фізики.

Що таке чорна діра

Чорна діра — це астрономічна область простору-часу, у якого гравітація настільки сильна, що ані світло, ані інші частинки не можуть покинути його межі. Вона утворюється внаслідок колапсу дуже масивної зірки після того, як вона витратить своє "паливо". Гравітаційне поле цього об'єкту настільки потужне, що викривляє простір і час навколо неї.

Спрощено чорна діра складається з горизонту подій — межі, за якою жоден об'єкт не може вирватись. Це своєрідна "точка неповернення" для будь-чого. А також сингулярності — точки, де зосереджена вся маса чорної діри, а гравітація стає нескінченно великою. Чорні діри можуть бути різних розмірів - від відносно малих до гігантських.

Чорна діра: нові дослідження

Зазвичай чорні діри формуються тоді, коли масивні зірки завершують своє життя. Як зазначалось раніше, у результаті колапсу їхнє гравітаційне тяжіння стає настільки потужним, що навіть світло не може вирватися. Проте існує також гіпотеза, яка стверджує, що чорну діру, відому як kugelblitz, або кугельбліц, можна створити завдяки великій концентрації енергії електромагнітного випромінювання, як світло. Незважаючи на те, що фотони не мають маси, вони несуть енергію, яка здатна викликати викривлення простору-часу, створюючи гравітаційне тяжіння.

Науковці дослідили ефект Швінгера, квантовий процес, при якому потужна електромагнітна енергія змінюється на матерію у вигляді електронно-позитронних пар. У своїй роботі, яку планують опублікувати в журналі Physical Review Letters, дослідники проаналізували, з якою швидкістю в електромагнітному полі відбувається втрата енергії електронно-позитронних пар. Якщо ця швидкість перевищує темпи поповнення енергії, формування кугельбліца стає неможливим. Науковці дійшли висновку, що навіть у найбільш екстремальних умовах чисте світло не здатне накопичити достатньо енергії, щоб утворилась чорна діра.

Фото: EHT Collaboration

Це відкриття суттєво обмежує можливості створення чорних дір з чистого світла, ставлячи під сумнів деякі астрофізичні та космологічні моделі. А також унеможливлює створення чорних дір у лабораторіях шляхом використання електромагнітного випромінювання, щоб проводити експериментальне вивчення. Проте це дослідження демонструє, як квантові ефекти можуть бути успішно інтегровані в дослідженнях гравітаційних явищ, що відкриває нові перспективи в наукових дослідженнях.

Тому вчені не збираються зупинятись і мають плани щодо поглиблення досліджень впливу квантових ефектів на різні гравітаційні процеси. Такі наукові дані мають велике значення для подальшого вивчення та розуміння нашого Всесвіту.

Джерело: НВ