PRL: физики впервые зафиксировали аномальное состояние пространства-времени

Физики впервые получили аналитическое описание необычного состояния пространства-времени, возникающего на границе образования черной дыры. Работа исследователей опубликована в журнале Physical Review Letters.

Речь идет о критическом коллапсе — состоянии, при котором система находится между двумя возможными исходами. В одном случае материя рассеивается обратно в пространство, а в другом начинается схлопывание с образованием черной дыры.

В таких условиях гравитация становится крайне сильной, поэтому описывать процесс только обычными расчетами очень сложно. Долгое время подобные явления изучали в основном с помощью численного моделирования.

Еще в 1993 году физик Мэттью Чоптуик показал, что на пороге образования черной дыры пространство-время может демонстрировать дискретное самоподобие. Это означает, что его структура повторяется на все меньших масштабах.

До последнего времени этот эффект был известен главным образом по расчетам на компьютерах. Теперь группа специалистов из Венского технического университета и Университета Гете во Франкфурте смогла описать его при помощи аналитических формул.

Авторы работы сравнивают такое состояние с кристаллом пространства-времени. В нем искривление пространства-времени образует повторяющийся узор, напоминающий структуры временных кристаллов.

При этом речь не идет об обычном устойчивом объекте. Такой «кристалл» существует как промежуточное и нестабильное состояние на границе между рассеиванием материи и появлением черной дыры.

Исследователи отмечают, что при добавлении небольшого количества энергии подобная система может перейти к образованию микроскопической черной дыры. Именно поэтому изучение таких состояний важно для понимания гравитационного коллапса.

Ключом к расчетам стала модель с большим числом измерений. Ученые рассмотрели пространство-время не только в привычном четырехмерном виде, а в многомерном варианте, где уравнения становятся проще для анализа.

В такой модели гравитация может концентрироваться локально рядом с областью коллапса. Это позволило вывести формулы, описывающие повторяющиеся структуры искривления пространства-времени.

Авторы указывают, что схожие математические закономерности сохраняются и при переходе к меньшему числу измерений. Это может говорить о более глубокой природе найденного эффекта.

Новый подход, как рассчитывают исследователи, поможет изучать образование черных дыр не только с помощью сложных вычислений на суперкомпьютерах, но и через точные математические решения.

Рекомендуем также:

1. Владельцев квартир ждёт полный запрет: какие действия со счётчиками теперь категорически запрещены
2. Предательство начинается не с поступков: какие семь фраз выдают опасных людей рядом с вами
3. Ни рыбы, ни грамма мяса: какие котлеты можно приготовить так вкусно, что все попросят рецепт
4. Одни всегда живут с деньгами, другие считают копейки: всё решают 6 привычек, о которых многие молчат
5. Клещи бегут с участка после простого раствора: всего пол ложки в воду для спокойного дачного сезона