В течение многих лет черные дыры считались самыми загадочными объектами во Вселенной. Теперь их так тщательно исследовали, что они потеряли свое прежнее очарование.
Существование черных дыр было предсказано на самом деле специальной теории относительности Эйнштейна. Физики Карл Шварцшильд и Субраманьян Чандрасекар в тридцатые годы двадцатого века работали над теоретическими соображениями коллапсирующих звезд. Тогда звезда, которая падает в себя под весом своей собственной массы до такой степени, что захватывает испускаемый ею свет, называлась «застывшей звездой». После наблюдения так называемых пульсаров, или вращающихся нейтронных звезд, физик Джон Уилер ввел в 1969 году понятие «черных дыр». Пульсары - это сверхплотные ядра звезд, которые сбросили внешние слои в результате взрыва сверхновой, но они не являются черными дырами. Черные дыры - еще более радикальная стадия эволюции звезды.
Давно высказывались мнения, что эти сверхплотные объекты, в которых нарушаются известные законы физики, всегда скрываются за так называемым горизонтом событий, пределом, который даже свет не может покинуть из-за мощного гравитационного притяжения черной дыры. Создателем данной концепции был Чандрасекар. Теоретически, ученые не могут рассчитать до конца все процессы, которые происходят в пространстве, охватываемом горизонтом событий, то есть в черной дыре. Это похоже на то, что физик Роджер Пенроуз назвал в 1969 году «космической цензурой», которая защищает человечество от необходимости смотреть на то, о чем даже не думать не посмело. Согласно общей теории относительности Эйнштейна внутри черной дыры находится бесконечно малая и бесконечно плотная точка, где само пространство-время разрушается. Даже причинность в этой точке пространства-время, связь между причиной и следствием, нарушена.
Физики, задавались вопросом, достаточно ли разрушить горизонты событий, чтобы истощить черную дыру. Например, может случиться так, что горизонт событий исчезнет, если черная дыра будет вращаться очень быстро. Свет и материя могут быть отброшены центробежной силой. В конце концов, физики предложили астрономам искать на просторах вселенной распад сингулярности, вызванный быстрым вращением, потому что такие объекты напоминают очень сильные «гравитационные линзы», которые отклоняют свет от звезд, искажая пространство-время. Электрически заряженная черная дыра могла бы вращаться достаточно быстро, чтобы потерять горизонт событий. Квантовые частицы обладают странным свойством «проходить» потенциальные барьеры, хотя, согласно классической механике, у них недостаточно для этого энергии. Это называется туннельным эффектом. Исследователи высказывают, что существующие телескопы должны иметь гораздо большую разрешающую способность, чтобы обнаружить такие объекты в Млечном Пути. На данный момент, описанные выше объекты еще не наблюдались.
В то время как классические частицы не могут покинуть черную дыру, физики обнаружили, что квантовые частицы могут с помощью туннельного эффекта «пройти» горизонт событий и сделать черную дыру видимой. Результаты исследования не означают, что «космическая цензура» может быть снята в действительности, потому что квантовая теория еще далеко неполна. Общая теория относительности, которая объясняет гравитацию и образование черных дыр, и теория квантовых механизмов в корне несовместимы, и физики ожидают, что в скором времени они наконец смогут согласовать теорию квантовой гравитации.