Физики-теоретики предложили гравастар с мини-вселенной вместо чёрной дыры

Физики-теоретики предложили альтернативный сценарий гибели массивных звёзд, при котором коллапс не приводит к образованию чёрной дыры. Согласно новой работе, вместо неё может формироваться сверхкомпактный объект — гравастар, внешне неотличимый от чёрной дыры. Более того, в центре такого объекта теоретически может возникать мини-вселенная.

Звёзды излучают энергию за счёт термоядерного синтеза в ядре. Когда запас топлива исчерпывается, давление излучения перестаёт компенсировать гравитацию, и начинается коллапс. В классической модели итогом становится сингулярность — точка бесконечной плотности, окружённая горизонтом событий, за пределами которого исчезает любая информация, включая свет.

Однако ряд теоретических трудностей с понятием сингулярности заставляет физиков рассматривать альтернативы. В рамках этих подходов чёрные дыры могут оказаться не «точками бесконечности», а крайне плотными объектами — гравастарами, структура которых отличается от классической модели. В таких объектах отсутствуют сингулярность и горизонт событий, а устойчивость обеспечивается особыми физическими условиями, включая влияние тёмной энергии во внешних слоях.

Согласно гипотезе, предложенной физиками Даниэлем Ямпольски и Лучано Реццоллой, коллапс звезды может развиваться иначе. В момент сжатия внутри вещества способен запускаться процесс, напоминающий миниатюрный Большой взрыв. В результате формируется расширяющаяся область, по свойствам сходная с зарождающейся вселенной.

Эта «внутренняя вселенная» начинает расширяться под действием тёмной энергии и оказывает давление, противодействующее дальнейшему сжатию материи. Таким образом возникает баланс между гравитационным коллапсом и внутренним расширением, что стабилизирует объект и предотвращает образование чёрной дыры.

В модели Ямпольски и Реццоллы гравастар представляет собой результат такого равновесия. Внешне он практически не отличается от чёрной дыры по массе и компактности, но имеет принципиально иную внутреннюю структуру.

Авторы работы описали динамическое решение уравнений общей теории относительности Альберта Эйнштейна, при котором подобный сценарий становится возможным. По их расчётам, процесс запуска мини-вселенной может происходить на поздней стадии коллапса, когда звезда уже почти достигла состояния чёрной дыры.

Исследователи отмечают, что подобный механизм позволяет по-новому взглянуть на конечные стадии эволюции массивных звёзд и возможные свойства экстремально сжатой материи. При этом идея гравастаров остаётся одной из альтернативных моделей, которые рассматриваются наряду с классической теорией чёрных дыр.

Работа Ямпольски и Реццоллы опубликована в журнале Physical Review D.