Расширение Вселенной влияет на черные дыры: что обнаружили физики

Ученые считают, что единственной энергией на горизонте событий черной дыры является темная энергия. Согласно исследованию, опубликованному на сервере препринтов arXiv, физики выяснили, что в расширяющейся Вселенной уравнения Эйнштейна требуют, чтобы скорость расширения пространства на горизонте событий черной дыры была постоянной и одинаковой для всех черных дыр.

Фото: NASA by JPL-Caltech, PDM

Это означает, что на горизонте событий черной дыры присутствует только темная энергия, или космологическая постоянная, ускоряющая расширение космоса. В противном случае давление материи и искривление пространства-времени стали бы бесконечными, что невозможно.

Черные дыры — что это такое?

Черные дыры — это сверхплотные объекты, образующиеся при гибели массивных звезд. Они окружены горизонтом событий, за пределами которого всё исчезает. Впервые существование черных дыр предсказал физик Карл Шварцшильд в 1916 году, используя уравнения Эйнштейна.

Он также предположил существование горизонта событий, радиус которого пропорционален массе черной дыры, и сингулярности внутри нее.

Решения уравнений Эйнштейна

В 1933 году астроном Джордж МакВитти предложил решение уравнений Эйнштейна о структуре пространства-времени вокруг массы.

Он обнаружил, что вблизи массы пространство-время похоже на пространство-время Шварцшильда с горизонтом событий, но вдали от массы Вселенная расширяется с постоянной скоростью, определяемой постоянной Хаббла.

Расширение Вселенной и черные дыры

Авторы нового исследования сосредоточили внимание на черных дырах в расширяющейся Вселенной. Используя решение МакВитти, они обнаружили, что скорость расширения пространства на горизонте событий должна быть постоянной и связана только с космологической постоянной.

Физики сделали вывод, что это объясняет разное расширение частей Вселенной.

Проблема Хаббла

Астрофизики пытаются решить проблему Хаббла, заключающуюся в том, что разные измерения постоянной Хаббла дают разные значения. Авторы нового исследования считают, что это несоответствие является следствием правильного анализа пространства-времени черной дыры в расширяющейся Вселенной.

Уравнения показывают, что космологическая постоянная должна быть положительной, иначе Вселенная не создавала бы космические пустоты. Это объясняет текущее ускорение расширения Вселенной.

Проход в другую Вселенную

Физики объясняют, что звезды не расширяются из-за гравитации, удерживающей их. Однако горизонт событий черной дыры — абстрактная поверхность, состоящая из точек пространства, которые удаляются по мере расширения Вселенной. Измерить постоянную Хаббла на горизонте событий невозможно без новых методов.

Авторы также считают, что каждая черная дыра может быть червоточиной, ведущей в другую Вселенную, но этот проход не увеличивается с расширением Вселенной.