Международная команда физиков-теоретиков в рамках нового исследования обнаружила загадочную структуру в системе пространство-время. Авторы работы пишут, что для стороннего наблюдателя данная структура может выглядеть в точности как черная дыра.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review D, а коротко о нем рассказывает Phys.org. Группа физиков-теоретиков отталкивалась не от общей теории относительности Эйнштейна, а от теории струн. Согласно ей, все частицы Вселенной являются микроскопическими вибрирующими кольцами. Чтобы поддерживать широкий спектр частиц и сил, которые мы наблюдаем во Вселенной, эти струны не могут просто вибрировать в трех привычных нам пространственных измерениях. Следовательно, должны существовать дополнительные измерения.
Именно такую экзотическую структуру, как пишут авторы работы, и удалось обнаружить в новом исследовании. Физики-теоретики получили инструменты, необходимые для идентификации нового класса объектов, которые они назвали "топологическими солитонами". В своей работе авторы пишут, что эти топологические солитоны представляют собой устойчивые дефекты самого пространства-времени.
"Для их существования не требуется ни материи, ни других сил - они так же естественны для ткани пространства-времени, как трещины во льду", - такое объяснение дают ученые. Загадочные солитоны они изучали, анализируя поведение света, который проходит рядом с ними. Данные объекты, как пишут исследователи, являются объектами экстремального пространства-времени - они искривляют пространство и время вокруг себя, что влияет на движение света.
Ученые также отмечают, что для стороннего наблюдателя эти солитоны могут выглядеть точно так же, как выглядят черные дыры - по крайней мере, какими черные дыры предсказывают нам компьютерные модели. Однако при ближайшем рассмотрении оказалось, что на самом деле солитоны не похожи на черные дыры. Одной из ключевых особенностей черной дыры является ее горизонт событий, то есть воображаемая граница, после пересечения которой ни один объект назад вернуться уже не сможет.
Однако топологические солитоны, как выяснилось, такого горизонта событий не имеют. В теории это означает то, что к солитону можно приблизиться вплотную и даже, как говорят теоретики, подержать его в руке, а затем вернуться обратно, что невозможно в случае черной дыры. Впрочем, авторы исследования подчеркивают, что открытые ими топологические солитоны - это невероятно гипотетические объекты, основанные на нашем понимании теории струн. Последняя же еще не доказала свою состоятельность в процессе обновления нашего понимания физики. Она считается экзотической и служит для проведения проверочных исследований.
Более популярная общая теория относительности Эйнштейна предсказывает существование черных дыр, образующихся при коллапсе гигантских звезд. Правда, она же предсказывает, что их центры - это сингулярности, то есть точки бесконечной плотности. Однако современное понимание Вселенной говорит о том, что в ней не может существовать бесконечных плотностей. Поэтому и теория Эйнштейна регулярно проверятся в ходе практических экспериментов.