Вряд ли можно найти в окружающем нас мире объект, о котором известно еще меньше, чем известно людям о черных дырах. Черные дыры в нашем понимании - это самые черные и самые плотные космические объекты, гравитационной ловушки которых не могут избежать даже невесомые фотоны света. Влиянием черных дыр ученые объясняют некоторые явления, которые происходят в центрах массивных галактик, а самим черным дырам ученые приписывают массу самых экзотических свойств. И недавно, в результате совместной работы ученых-физиков и ученых-математиков, черные дыры обрели еще одно свойство - оказывается, они попросту не могут существовать в реальном мире.

Лаура Мерсини-Хаутон (Laura Mersini-Houghton), профессор физики из университета Северной Каролины в Чапел Хилле, соединив в единое целое две противоречащих на первый взгляд теории, вывела математические доказательства тому, что черные дыры не могут возникнуть и существовать в том виде, в котором об этом принято думать. Такое положение дел может вынудить ученых пересмотреть все известные современные тории о строении пространственно-временного континуума и заново разработать теорию, описывающую происхождение Вселенной.

"Мы сами находимся в шоке от того, что нам удалось выяснить" - рассказывает профессор Мерсини-Хаутон, - "Мы занимались исследованиями данной проблем более 50 лет, и все это время такие исследования служили причиной возникновения большего числа новых вопросов, чем они давали ответов на уже существующие вопросы".

В течение многих десятилетий ученые считали, что черные дыры формировались, когда сверхмассивные звезды, жизненный цикл которых подошел к концу, начинали разрушать сами себя при помощи собственной гравитации. Под влиянием этой гравитации материя звезды начинала уплотняться и в какой-то момент этот процесс приобретает лавинообразный характер, в результате чего вся звезда схлопывалась в сингулярность, в объект очень малого размера, обладающий огромной плотностью материи и, следовательно, массой. Гравитация этой сингулярности обуславливает возникновение границы, горизонта событий, вернуться из-за которого не может ни материя, ни излучение.

Понятие черной дыры столь причудливо из-за того, что в нем складываются две противоречивые фундаментальные теории. Теория гравитации Эйнштейна допускает формирование черных дыр, но одна из фундаментальных теорий квантовой механики определяет то, что никакая информация во Вселенной не может исчезнуть без следа. Попытки объединения этих двух теорий приводят к математической бессмыслице, известной как парадокс исчезновения информации в черной дыре.

Но исследования профессора Мерсини-Хаутон описывают совершенно новый сценарий. Она и Стивен Хокинг соглашаются с тем фактом, что когда звезда разрушается под влиянием собственной гравитации, она производит излучение, называемое излучением Хокинга. Однако, процесс излучения радиации Хокинга приводит к потере звездой своей массы, при этом, ее масса и плотность падают настолько что умирающая звезда раздувается и взрывается, и формирование черной дыры с горизонтом событий становятся невозможными. 

Работа профессора Мерсини-Хаутон, которая была написана совместно с ученым-математиком Харальдом Пайффером (Harald Peiffer) из университета Торонто, опубликована в онлайн-издательстве ArXiv. В этом сборнике работ, которые не прошли еще экспертную оценку, также находятся более ранние работы Мерсини-Хаутон, которые являются своего рода основой для ее последней работы.

Профессор Мерсини-Хаутон уверена в том, что математические выводы о невозможности существования черных дыр являются достоверными и окончательными. Тем не менее, окончательную точку в вопросе существования черных дыр может поставить лишь получение экспериментальных данных, указывающих на возможность физического существования черных дыр.

У математического обоснования невозможности возникновения сингулярности и черных дыр имеется еще одно немаловажное следствие. Множество физиков и астрономов считает, что наша Вселенная и произошла именно из сингулярности, начав свое расширение с момента Большого Взрыва. Однако, если сингулярность не существует, то ученым придется выдвинуть новую теорию о возникновении Вселенной, в которой не будет задействован Большой Взрыв, но которая сможет объяснить все явления, наблюдаемые учеными в настоящее время..