Согласно современным представлениям астрофизики - черные дыры это ядра бывших супер массивных звёзд, подвергшихся после полного сгорания их термоядерного топлива коллапсу (процессу гравитационного сжатия или обрушению внутрь себя), в результате которого их плотность достигла таких значений, что вторая космическая скорость для них стала больше скорости света. Так как движение со скоростью больше чем скорость света невозможно, то никакие физические объекты, в том числе и свет, не могут преодолеть гравитационное притяжение черной дыры и покинуть её.
Радиус черных дыр впервые был вычислен Лапласом еще в XVIII веке в полном соответствии с всемирным законом тяготения. Однако более поздние исследования свойств массивных тел в рамках общей теории относительности убедили научную общественность в том, что обычные физические законы внутри такой сферы не работают. В результате этих исследований сферу Лапласа назвали сферой Шварцшильда (по имени ученого нашедшего сферическое решение уравнений Эйнштейна), поместили в центр этой сферы сингулярность (область катастрофического искривления пространства-времени) и ограничили область действия нормальных физических законов горизонтом событий. Горизонт событий очерчивает как раз ту зону, на границе которой в полном соответствии с всемирным законом тяготения вторая космическая скорость становится равной скорости света. Любой материальный объект пересекший горизонт событий уже больше никогда не сможет покинуть черную дыру. Какие процессы происходят внутри черных дыр, и что представляет собой материя по ту сторону горизонта событий современной науке не известно. Однако общая теория относительности Эйнштейна утверждает - черные дыры способны искривлять пространство-время, а внутри сингулярности обычные физические законы не действуют. Согласно этой теории черные дыры – это червоточины или норы в обычном пространстве-времени ведущие в бездонную пустоту, из которой нет обратного пути. Для устранения совершенно очевидных противоречий с первым законом термодинамики и остальными фундаментальными законами современная квантовая физика вынуждена допустить, что черные дыры в результате колоссального гравитационного сжатия нагреваются и постепенно, каким-то непостижимым образом, испаряются. Механизм такого испарения пока не изучен и теоретически не обоснован, но такое предположение хотя бы частично снимает проблему нарушения фундаментальных законов физики.
В рамках новой модели строения элементарных частиц - черные дыры это скопления гравитонов в астрономических масштабах. Процесс формирования черной дыры можно представить как концентрацию достаточно большого количества гравитонов в ограниченном объеме. Необходимым условием для старта такого процесса является наличие некой критической плотности гравитонов в пространстве, после которой процесс становиться необратимым и гравитоны начинают притягивать друг друга и заодно притягивают к себе любые физические объекты, обладающие собственной массой. Одной из наиболее вероятных причин возникновения такой критической плотности может быть гравитационное давление, испытываемое гравитонами внутри ядер звёзд. И если это предположение верно, то каждая звезда в конце своего существования неизбежно должна превращаться в черную дыру. Эта гипотеза косвенно подтверждается имеющимися данными о продолжительности жизни массивных и карликовых звёзд. Массивные звёзды, сжигая больший объём вещества в единицу времени, быстрее накапливают в своём ядре критическую плотность гравитонов. И быстрее формируют в своих недрах черные дыры, которые сразу после своего рождения начинают активно поглощать вещество своих звезд и значительно сокращают время их жизни. Карликовые звёзды, напротив, могут даже до конца своего жизненного цикла не накопить значительной массы гравитонов в собственном ядре. Вследствие этого, черные дыры, оставшиеся после полного выгорания карликовых звезд, тоже будут карликовыми и, соответственно, будут иметь не значительные массу и размер.
Вращение черных дыр это по сути тот же самый механизм сброса избыточной энергии сжатия, возникающей в процессе взаимного сближения гравитонов внутри черной дыры. Следствием такого вращения по аналогии с электронами и позитронами должно быть то, что черные дыры могут обладать электрическими зарядами. И в этом случае направление вращения черных дыр должно определять знак заряда, а величина заряда должна зависеть от их скорости вращения. Форма черной дыры должна быть близкой к форме бублика по тем же самым соображениям, что и форма электронов и позитронов. И, кстати, в связи с этим реальная черная дыра может существовать без всякой сингулярности, так как у бублика в отличие от сферы в центре находится дырка. Таким образом устраняется парадокс бесконечного сжатия материи в центре сферы Шварцшильда (природа в отличие от людей не любит парадоксы и всегда находит простые решения для казалось-бы неразрешимых проблем).
Плохая наблюдаемость черных дыр в первую очередь объясняется тем, что они состоят из частиц, которые электрически нейтральны и ни как не проявляют себя во взаимодействии с окружающими объектами.
Если опять же исходить из аналогии с элементарными частицами, черные дыры, вращающиеся в одном направлении или имеющими одинаковый знак электрического заряда должны отталкиваться друг от друга, а черные дыры, имеющие противоположный знак должны притягиваться. При этом в случае столкновения двух черных дыр с противоположными зарядами они должны поглощать друг друга, образуя одну черную дыру. Такой способ взаимодействия объясняется колоссальной массой этих объектов, не позволяющей преодолеть силы гравитации, притягивающие их друг к другу. Вновь сформированная черная дыра должна сохранять направление вращения той исходной черной дыры, у которой была большая масса. Слияние черных дыр должно сопровождаться значительными электрическими разрядами, компенсирующими электростатическое взаимодействие их разноименных электрических зарядов.
Процесс поглощения черной дырой любой внешней материи должен сопровождаться высвобождением огромного количества энергии, т.к. в результате такого поглощения будет происходить полное ядерное разрушение атомов вещества вплоть до аннигиляции электронов и позитронов. При этом большая часть энергии в виде свободных гравитонов должна захватываться гравитационным полем черной дыры. Убежать от её объятий сможет только небольшая группа самых «энергичных» гравитонов, которые будут доступны для внешнего наблюдателя, скорее всего, в диапазоне рентгеновских излучений. Не смотря на свою «ненасытность», основную массу собираемого черной дырой вещества должны составлять гравитоны, свободно перемещающиеся в пространстве. И таким образом, на этом этапе своего существования роль черных дыр в театре под названием вселенная сводится к тривиальному сбору космической пыли.
Рост черной дыры не может быть бесконечным, так как увеличение массы черной дыры, в конце концов, должно «упереться» в допустимую величину угловой скорости её вращения. Другими словами, рост массы черной дыры сопровождается её сжатием, т.е. вещество чётной дыры подвергается гравитационному коллапсу. Так как дальнейшее сжатие гравитонов не возможно, они уже упакованы в черной дыре оптимальным образом, начнёт катастрофически расти угловая скорость её вращения. И возрастёт настолько, что сравняется со скоростью света, которая является предельно допустимой для гравитонов. Это послужит спусковым крючком для грандиозного взрыва, в результате которого вся накопленная в черной дыре энергия будет высвобождена. При этом можно предположить несколько обязательных фаз разрушения черной дыры. На первой фазе из гравитонов должны сформироваться электроны и позитроны, затем из какой-то части свободных позитронов и электронов должны быть «спрессованы» нейтроны, часть которых в результате дальнейших столкновений друг с другом может потерять по одному электрону или позитрону и тем самым спровоцировать формирование протонов или антипротонов. Преобладание протонов или антипротонов при разрушении черной дыры, скорее всего, связано с направлением её вращения или её электрическим зарядом. Именно этим можно объяснить наблюдаемую в нашей вселенной асимметрию и тотальное преобладание свободных электронов над свободными позитронами. Очевидно, черная дыра, породившая нашу галактику, имела положительный заряд и преимущественно вырывала из нейтронов электроны. На заключительном этапе большого взрыва нейтроны, протоны или антипротоны должны собраться в атомы химических элементов таблицы Менделеева. Формирование конкретных типов атомов определяется плотностью вещества в каждой конкретной точке взорвавшегося облака гравитонов. Но в общем виде, картина синтеза атомов химических веществ на сборочном конвейере большого взрыва должна подчиняться простому правилу – ближе к центру взрыва будут формироваться самые массивные атомы (уран, плутоний и т.д.), а в направлении к периферии взрыва преимущественно будут формироваться атомы легких веществ, таких как гелий и водород. Так как атомы легких химических элементов содержат меньшее количество электронов и позитронов, а суммарный объём периферии большого взрыва с меньшей плотностью гравитонов, существенно больше объёма ядра большого взрыва, то на выходе такого конвейера будут преобладать легкие газы – водород и гелий. Фактически, разрушение черной дыры представляет собой ту самую реакцию термоядерного синтеза, в результате которой из более мелких частиц (гравитонов) собираются более крупные – электроны, позитроны, нейтроны и в конечном итоге атомы химических элементов. При этом источником энергии для такой термоядерной установки является энергия вращения черной дыры, а учитывая её колоссальную массу можно предположить, что выделившейся энергии будет достаточно для осуществления термоядерного синтеза. Так что с точки зрения первого закона термодинамики никаких нарушений не наблюдается. Опять же, исходя из требований первого закона термодинамики, черные дыры не обязаны расходовать весь свой запас материи (свободных гравитонов) на термоядерный синтез. Т.е. разрушение черной дыры может носить не фатальный характер. Избавившись от какой-то части собственной массы, черная дыра может продолжить своё дальнейшее существование в роли космического пылесоса. Подобным образом, черные дыры реализуют сценарий большого взрыва и, по сути, осуществляют круговорот материи в природе. Т.е. разрушение черной дыры всегда сопровождается большим взрывом означающим рождение новой галактики. Если принять во внимание количество звёзд и галактик, наблюдаемых в доступной нам части вселенной, то можно предположить, что кроме круговорота материи во вселенной, черные дыры ещё реализуют механизм экспансии материи в пространстве или расширение вселенной. Т.е. наша вселенная растёт и расширяет свои границы за счёт бесчисленного количества черных дыр, разбрасывающих материю вокруг себя посредством больших взрывов. И в целом этот процесс можно сравнить с надуванием своеобразных пузырей материи в различных точках вселенной. Таким образом, для внешнего наблюдателя наша вселенная пузырится и пенится подобно шампанскому в бокале.