Жидкая твердая черная дыра

Жидкая твердая черная дыра

Исследование физиков-теоретиков: черная дыра представляет собой и жидкость, и твердое тело одновременно

Фотография: Wikia

Григорий Колпаков

Черная дыра представляет собой и жидкость, и твердое тело одновременно. К такому выводу пришел профессор теоретической физики и космологии Института Нильса Бора при Копенгагенском университете Нильс Оберс.

Статья профессора, написанная совместно с коллегами, на днях была опубликована в журнале Physical Review Letters.

Черные дыры являются очень компактными объектами: каждая черная дыра — это фактически гигантская масса вещества, сведенная в одну точку, причем квантовые характеристики этой точки неизвестны. Пытаясь разобраться в физике черных дыр, Оберс представил ее как точечную элементарную частицу, не имеющую измерений, и стал изучать ее с точки зрения теории струн. Если добавить этой частице дополнительное измерение, она превратится в струну, еще одно измерение сделает ее плоскостью, которую физики называют «брана». Эти струны и браны могут колебаться бесчисленным количеством способов, и каждому типу колебания соответствует определенная частица.

С этой точки зрения черная дыра тоже брана, колеблющаяся определенным образом.

Эйнштейн, впервые заговоривший о черных дырах, представил их как массы с такой сильной гравитацией, что даже свет не может их покинуть.

Свет, падающий на черную дыру, будет полностью поглощен ею. Однако впоследствии Стивен Хокинг поправил Эйнштейна и доказал, что черная дыра все-таки излучает и, стало быть, представляет собой объект, имеющий температуру.

«В теории струн существуют самые различные браны, в том числе и те, которые ведут себя как черные дыры. Мы называем их черными бранами. Если черные браны начать складывать во множестве измерений, они образуют так называемые черные складки, — объясняет Оберс. — Отличительным свойством черных бран является то, что они имеют температуру и представляют собой динамические объекты».

Такой взгляд на черные дыры три года назад был разработан Оберсом и его институтским коллегой, профессором теоретической физики Трольсом Хармарком. Тогда они выяснили, что черные дыры ведут себя как жидкости.

Теперь Оберс и два его аспиранта, Джей Армас и Якоб Гат, изучая черные складки, добавили черным дырам еще одно свойство.

«Мы обнаружили, что черные браны обладают свойствами, которые можно объяснить в терминах твердого тела», — говорит Оберс.

Таким образом, черная дыра — это теплая точка, жидкая и твердая одновременно. Из теории струн следует, что мы живем в одиннадцатимерном пространстве, хотя в ощущение нам даны всего лишь три пространственных измерения плюс время. В многомерном пространстве черные браны можно сгибать, и тогда, как выяснили датские теоретики, они ведут себя как эластичный материал.

Более того, при складывании черной браны в черную складку в ней возникает пьезоэлектрический эффект (подобно тому, как в некоторых материалах при давлении возникают электрические заряды). Из теории, развитой группой Оберса, следует, что при небольшом изгибании черной струны в ней возникают электрически заряженные полюса.

То есть, чтобы читателю уж совсем стало понятно, черная дыра – это жидко-твердая точка, эластичная и при изгибании электрически заряженная.

Главное же здесь заключается в том, что датскими теоретиками открыта удивительная и многообещающая связь между гравитацией и механикой жидких и твердых тел. По мнению Оберса, это открытие в будущем поможет ученым разобраться с другими загадками черных дыр.