«Замороженные звёзды»: ключ к разгадке парадокса Хокинга

Новое исследование дает повод пересмотреть традиционное представление о черных дырах, согласно которому они являются бесструктурными объектами, как это описывает общая теория относительности Эйнштейна. Исследователи предположили, что вместо привычных черных дыр во Вселенной могут существовать так называемые «замороженные звезды» — необычные квантовые объекты, обладающие рядом сходств с черными дырами, но также имеющие принципиальные отличия. Эти отличия могут помочь разрешить один из самых известных парадоксов теоретической физики — парадокс излучения Хокинга.

Согласно классической модели черной дыры, предложенной Карлом Шварцшильдом в 1916 году, такие объекты имеют два ключевых элемента: сингулярность — точку, где масса черной дыры сжата до бесконечной плотности, и горизонт событий — границу, за пределы которой ничто не может вырваться, даже свет. Однако выяснилось, что эта модель сталкивается с проблемами при учете квантовой механики. В 1970-х годах Стивен Хокинг обнаружил, что вблизи горизонта событий должны возникать квантовые эффекты, приводящие к излучению частиц из вакуума, что сегодня известно как излучение Хокинга. Это явление предполагает, что черная дыра постепенно теряет массу и со временем может полностью испариться. Проблема заключается в том, что это излучение не несет никакой информации о материи, из которой черная дыра образовалась, что противоречит фундаментальному принципу квантовой механики о сохранении информации. Этот конфликт между квантовой механикой и общей теорией относительности известен как парадокс потери информации и уже долгое время остается одной из самых серьезных нерешенных проблем в теоретической физике.

Новая теория «замороженных звезд» предполагает , что черные дыры могут на самом деле представлять собой ультракомпактные объекты, состоящие из очень плотной материи с особыми свойствами, вдохновленными теорией струн — одним из кандидатов на теорию квантовой гравитации. Согласно этой модели, вместо сингулярности внутри таких объектов образуется ультракомпактное ядро с конечными размерами. Это позволяет избежать парадоксов, связанных с бесконечной плотностью и потерей информации. Подобно черным дырам, замороженные звезды эффективно поглощают материю и излучение, но при этом сохраняют внутреннюю структуру, определяемую квантовой гравитацией. Отсутствие горизонта событий и наличие внутренней структуры отличают их от классических черных дыр.

Интересно, что «замороженные звезды» не обладают горизонтом событий и внутренне имеют структуру, управляемую квантовой гравитацией, что отличает их от классических черных дыр. Это открывает возможность различить эти два типа объектов в процессе их слияния, когда генерируются гравитационные волны. Именно в этот момент различия между традиционной черной дырой и «замороженной звездой» будут наиболее заметны.

Для подтверждения теории ученые намерены проанализировать данные наблюдений гравитационных волн, как уже полученные, так и ожидаемые в будущем. Особый интерес представляют волны, возникающие при слиянии черных дыр, поскольку они могут нести ключевую информацию о структуре ультракомпактных объектов, включая гипотетические «замороженные звезды». Если существование этих звезд будет доказано, это может привести к кардинальному пересмотру наших представлений о квантовой гравитации и фундаментальных законах физики, потребовав значительной корректировки классической теории относительности Эйнштейна.

Концепция «замороженных звезд» не только предлагает потенциальное решение давних парадоксов, связанных с черными дырами, но и открывает принципиально новые перспективы в исследовании космоса. Это может стать поворотным моментом в нашем понимании структуры и эволюции Вселенной, объединяя микро- и макромир в единую, более полную картину мироздания.