Некоторые астрофизики, обсуждая возможные свойства черных дыр, выдвинули гипотезу, что в них может не существовать сингулярности, как это принято считать. В своих исследованиях, опубликованных в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, они предполагают, что состояние материи и самого пространства-времени за горизонтом событий можно объяснить с помощью квантовых эффектов.
Черные дыры формируются, когда гравитация сжимает вещество до такой степени, что оно «проваливается» в неизвестное состояние. В процессе коллапса ядра массивной звезды сначала разрушается структура атомов, образуя сгусток нейтронов и протонов, а затем эти частицы распадаются на кварки — квантовые частицы. В итоге возникает черная дыра.
Тем не менее, остается неясным, что происходит с пространством и временем внутри черной дыры. Горизонт событий представляет собой условную границу, за которой скрыто наше понимание: из этой области не поступает никакой информации.
Альберт Эйнштейн показал, что гравитация — это искривление пространства-времени: каждая массивная частица создает вокруг себя деформацию этой ткани Вселенной. Чем массивнее объект, тем сильнее его «воронка», которая притягивает другие объекты.
Эффект гравитационного линзирования демонстрирует, как искривление пространства-времени влияет на свет: если за черной дырой или галактикой находится другой объект, свет от него изгибается вокруг «переднего» объекта, создавая впечатляющие космические изображения.
Гравитация также замедляет течение времени: чем ближе к источнику гравитации, тем медленнее идет время. Расчеты показывают, что в черной дыре это замедление может быть настолько сильным, что время фактически останавливается. Это создает впечатление, что внутри черной дыры физические законы перестают действовать, что и обозначается как сингулярность.
Тем не менее ученые не могут принять тот факт, что такая фундаментальная теория, как Общая теория относительности Эйнштейна, может не работать в таких экстремальных условиях. Поэтому они ищут альтернативные объяснения происходящему внутри черных дыр.
В своей недавней статье исследователи предложили рассмотреть возможные квантовые эффекты, которые еще недостаточно изучены. Квантовая механика исследует мир частиц, из которых состоит вся материя. Даже в идеальном вакууме возникают и исчезают квантовые частицы. Эти частицы составляют субатомные структуры — протоны и нейтроны. Электрон и фотон (который не имеет массы) также являются квантовыми частицами и могут свободно двигаться по космосу.
Квантовые частицы обладают удивительными свойствами: они могут проходить сквозь препятствия, находиться одновременно в нескольких состояниях и проявлять квантовую запутанность — мгновенно реагировать на изменения друг друга на любом расстоянии.
Физики размышляют о том, что может происходить с квантовыми частицами внутри черной дыры. Одной из концепций является так называемый квантовый отскок, который предполагает, что искривление пространства-времени в черной дыре не становится бесконечным, а останавливается. В этом случае гравитация превращается в отталкивающую силу, которая не возвращает все обратно к нам, а создает новую недоступную область пространства-времени. Это может подразумевать существование кротовых нор и переход в другую Вселенную. В данной концепции Большой взрыв рассматривается как «Большой отскок».