Учёные не в первый раз предполагают, что чёрные дыры могут состоять из тёмной материи, но считалось, что эта возможность уже исключена. Восстановление идеи – один из примеров творчества, следующего за новым открытием.
Когда 11 февраля 2016 года представитель проекта aLIGO [Advanced Laser Interferometric Gravitational Wave Observer – улучшенная лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория] объявил об открытии гравитационных волн, я был поражён. Мы, конечно, ожидали, что в какой-то момент aLIGO выдаст что-нибудь интересное, но думали, что это будет какое-то осторожное предположение. Мы думали, что после многих месяцев и даже лет обработки данных проект сможет показать нам слабый сигнал, едва возвышающийся над уровнем шума.
Но нет, показанные в тот судьбоносный день февраля графики были настолько чёткими и недвусмысленными, что меня не пришлось ни в чём убеждать. Невооружённым глазом я мог видеть ни с чем не сравнимый волновой рисунок столкновения двух крупных чёрных дыр, объединяющихся в одну, и испускающих вследствие этого гравитационные волны в окружающее пространство.
И это ещё не всё. aLIGO видел чёрные дыры, которых там не должно было быть. Мы знали о существовании чёрных дыр массами в миллион или триллион раз больше солнечной, и мы видели более мелкие чёрные дыры, массой, сравнимой с солнечную. Но aLIGO увидел ЧД, которые были тяжелее Солнца в 30-60 раз. Некоторые из моих коллег теперь заявляют, что ЧД среднего размера, открытые aLIGO, могут оказаться той самой тёмной материей, что скрывается от нас почти 50 лет.
Учёные не в первый раз предполагают, что чёрные дыры могут состоять из тёмной материи, но считалось, что эта возможность уже исключена. Восстановление идеи – один из примеров творчества, следующего за новым открытием. Идеи, вышедшие из моды, могут вернуться в неё, на них могут посмотреть в новом свете и начать с энтузиазмом прорабатывать – и это, в некоторых случаях, замещает общепринятое мнение. Такие ревизионные открытия иногда собирают вместе очень разные области исследования – в нашем случае это тёмная материя и гравитационные волны – и ведут к обнаружению плодотворных связей.
В 1970-х Стивен Хокинг и его аспирант Бернард Карр предположили, что из хаоса, следовавшего за Большим Взрывом, могло появиться целое море крохотных доисторических чёрных дыр, и заселить затем пространство. Со временем эти ЧД выросли бы, служа семенами будущих галактик. Они, вероятно, даже могли внести свою лепту в общий энергетический бюджет Вселенной. ЧД – тяжёлые и их трудно обнаружить, а именно такими свойствами может обладать пропавшая материя Вселенной.
Несколько десятилетий подряд группа активных сторонников этой идеи развивала её. В 1990-х она, казалось бы, приняла смертельный удар. Эксперимент MACHO направил телескоп на Большое Магелланово Облако и следил за слабым мерцанием, которое могло происходить в случае, если перед звездой пройдёт такой объект, как чёрная дыра. Они обнаружили, что очень сложно будет набрать ЧД достаточно для того, чтобы они ответили за всю тёмную материю Вселенной.
Позже Тимоти Брэндт из Института передовых исследований в Принстоне выяснил, что именно ЧД способны сделать с плотными агломерациями звёзд, известными, как шаровые скопления, существующими в карликовых галактиках, что прячутся в пустоте вокруг Млечного пути. Он показал, что если бы существовало слишком много ЧД, эти шаровые скопления разогрелись бы, раздулись и очень быстро погибли. Подставив нужное количество для определённого скопления в карликовой галактике Эридан II, он смог показать, что в виде ЧД может существовать лишь малая часть тёмной материи. Поэтому ЧД и ТМ стали ещё одной экзотической идеей, с которой любят играться теоретики, но которая не находит отражения в реальном мире.
Вместо этого поиски ТМ сосредоточились на вимпах [слабовзаимодействующая массивная частица / Weakly Interacting Massive Particles, WIMPS]. Это фундаментальные частицы, оставшиеся с очень ранних времён, когда фундаментальные взаимодействия природы были объединены и вели себя совсем не так, как сегодня. Для многих из моих коллег открытие вимпов – событие неизбежное; они обязаны существовать. И большинство космологов верят, что как только мы построим достаточно мощный и большой инструмент для их обнаружения, мы, наконец, увидим эти странные частицы.
Вот только этого пока не случилось. Со временем детекторы становились мощнее и больше, но ничего не нашли. Недавний эксперимент LUX, ищущий редкие частицы, отдающие свою энергию полутонне жидкого ксенона, находящегося в полутора километрах под землёй в городе Лид штата Южная Дакота, не смог предоставить никаких свидетельств существования не обнаруженных до сих пор частиц. Ричард Гейтскел из Брауновского университета, один из создателей LUX, сказал: «Было бы чудесно, если бы улучшение чувствительности выдало нам чёткий сигнал наличия тёмной материи. Однако то, что мы наблюдаем, соответствует только одному фону».
Учитывая отчаянное положение, в котором оказались вимпы, имеет смысл вернуться к старым, умозрительным, отброшенным идеям, валявшимся без движения. Две свежие работы, одну из которых возглавил Симеон Бёрд из Университета Джона Хопкинса, а другую – Мисао Сасаки из Университета Юкавы в Токио, именно этим и занимаются.
Получив стимул в виде открытия aLIGO, они проработали вопрос того, может ли ЧД массой в несколько десятков солнечных, быть тёмной материей. Таких ЧД в Млечном Пути должно быть порядка 10 миллиардов, и ближайшая из них, скорее всего, находится всего в нескольких световых годах от Солнечной системы. Некоторые из этих ЧД могли сойтись вместе и образовать двойные системы, и некоторые из таких систем можно было бы обнаружить с помощью aLIGO. Две команды соглашаются, что aLIGO должен увидеть от нескольких штук до нескольких десятков таких событий в год; их должно быть гораздо больше, чем обычных способов появления ЧД, например, путём коллапса звёзд. Иначе говоря, если эти ЧД и есть тёмная материя галактики, следовало бы ожидать, что мы увидим их в эксперименте aLIGO. И мы их увидели.
Дьявол в мелочах. Каким образом доисторические ЧД могли появиться – вопрос пока открытый. Одна из идей – они появились в короткий период ускоренного расширения ранней Вселенной, известный, как инфляция. Рывки и дрожь такого расширения сконцентрировали бы энергию в плотных кусочках, что привело бы к зарождению ЧД. Чтобы мы могли их обнаружить, этим ЧД необходимо встречаться и сливаться, распространяя гравитационные волны. Как и когда это будет происходить, зависит от формы Млечного Пути, плотности скопления его массы и скорости движения ЧД. Разумные предположения дают многообещающий ответ, но пока это всё ещё предположения.
Пока это первое время в этой области исследований, последовавшее за эйфорией открытия на aLIGO, и может произойти всё, что угодно. Ограничения, наложенные экспериментом MACHO и работой по шаровым скоплениям работают против этой идеей, но некоторые хитрости могут решить проблемы, порождённые наблюдениями.
Открытие aLIGO напоминает мне ещё одно преобразование, за которым я наблюдал в течение моей карьеры. В 1991 году спутник COBE впервые измерил рябь в реликтовом излучении, оставшемся от Большого Взрыва. Полный разочарований и почти донкихотский поиск этих волн шёл более 25 лет, его практически перевели в захолустные уголки космологии. Сама космология казалось эзотерической и сложной для конкретизации, расплывчатой областью, хотя очень интересной и творческой. Но когда эту рябь всё-таки наконец нашли, это зарядило космологию валом идей, относящихся не только к астрономии, но и к физике частиц.
Сейчас уже несколько десятилетий мы пытаемся связать фундаментальные законы природы, работавшие в ранней Вселенной, со способами появления, эволюции и гибели галактик, из-за которых появились сегодняшние крупномасштабные структуры. И если COBE направил меня на путь, которым я следую по сей день, то я могу видеть, как aLIGO сможет сделать то же самое с новым поколением физиков в их поисках тёмной материи.
Педро Феррейра – космолог-теоретик, астрофизик из Оксфордского университета, член Ориелского Колледжа. Работает над происхождением крупномасштабных структур Вселенной, общей теорией относительности и природой тёмной материи и тёмной энергии. Его недавняя книга «Идеальная теория» [The Perfect Theory] – биография общей теории относительности. Её выдвигали на получение книжных призов от королевского научного общества и премии «книга года из области физики».
Комментарии (50)
maxzhurkin
05.09.2017 18:08Слова "Учёные не в первый раз предполагают, что чёрные дыры могут состоять из тёмной материи" скорее всего, должны звучать как-то вроде "Учёные не в первый раз предполагают, что чёрные дыры могут составлять основу тёмной материи", поскольку, чем бы эта самая тёмная материя ни оказалась, чёрные дыры по определению состоят из тёмной материи.
P.S. Комментарий выше видел.
UDiy34r3u74tsg34
05.09.2017 18:20+1На самом деле может быть и так и так.
Если ТМ — это отдельный класс частиц — то ЧД могут из него состоять (ну или правильно сказать ТМ собралось в ЧД).
А если ТМ — просто то, что не видно (пока) — то, что Вы выше написали.
Масло масленное немного.maxzhurkin
05.09.2017 19:09ЧД в любом случае состоит из ТМ, так что, я несогласен.
Из чего бы ни образовалась ЧД, по сути, для нас оно стало ТМ.Welran
05.09.2017 20:08Черная дыра не из чего не состоит. Это дырка в пространстве. Со временем она затягивается. Почему ученых так беспокоит не сохранение законов сохранения не понимаю :). Вещество (и тёмная материя) попадающее за горизонт событий покидает нашу Вселенную и теперь его нет.
maxzhurkin
05.09.2017 20:12Допустим. Как это объясняет/подтверждает/опровергает моё мнение относительно слов статьи?
Welran
05.09.2017 20:52Темная материя это вещество которое влияет на гравитацию в галактических масштабах. Были предположения что тёмным веществом являются черные дыры, но некоторые расчеты наблюдаемых явлений противоречат этой теории. Так же есть предположение что темная материя это частицы участвующие только в гравитационном взаимодействии. Расчеты показывают что в таком случае черные дыры имеют в своем составе не значительное количество тёмной материи. Ну и вывод из статьи который получился у меня (и обратный заголовку статьи) что искомая тёмная материя это всё же черные дыры (так как черных дыр образованных коллапсом звезд не хватило бы что бы так быстро обнаружить слияние двух дыр, либо нам ну крайне невероятно повезло). И тогда ваш вывод что черные дыры состоят из тёмной материи, не правилен и как раз наоборот это тёмная материя состоит из черных дыр (которые образованны коллапсом обычной материи).
maxzhurkin
05.09.2017 21:12Я не говорил, что ЧД состоят из ТМ, я говорил, что определение ТМ таково, что ЧД по определению относятся к ТМ, или являются ТМ, и суть предположения учёных заключается в том, что ЧД являются основной частью ТМ.
До них ЧД считались ничтожной частью ТМ.
О составе ЧД рассуждать бессмысленно в силу их принципиальной непознаваемости в этом плане.
Ziptar
08.09.2017 05:00+1Что значит «состоять из»? Что значит «составлять основу»?
Придётся повториться, но: тёмная материя — суть есть «потерявшаяся» масса, которая должна быть математически, но обнаружить не удаётся.
Чёрные дыры могут быть «тёмной материей», именно потому, что это та самая масса, которой так не достаёт в наблюдениях. Из статьи следует, что их может оказаться огромное количество, гораздо больше, чем удавалось обнаружить ранее. [Сверхмассивный труднообноруживаемый объект] * [огромное количество] = [потерявшаяся масса aka «тёмная материя»]maxzhurkin
08.09.2017 23:47Почему меня спрашиваете?
«состоять из» — не мои слова, я и влез сюда из-за них.Ziptar
09.09.2017 11:05Зато
«Учёные не в первый раз предполагают, что чёрные дыры могут составлять основу тёмной материи», поскольку, чем бы эта самая тёмная материя ни оказалась, чёрные дыры по определению состоят из тёмной материи.
Ваши.
ЧД не состоят из тёмной материи.maxzhurkin
09.09.2017 11:10Нет, они не "могут быть", а именно и есть ТМ.
А "составлять основу", значит являться основной, или значительной частью всей ТМ.
Верно, ЧД не состоят, из ТМ, но ею являются.Ziptar
09.09.2017 15:35ЧД не состоят, из ТМ, но ею являются.
Только согласно гипотезе, приведённой в этой статье. А поскольку это гипотеза, а не доказанный факт — то именно могут быть.maxzhurkin
09.09.2017 15:41Нет, согласно гипотезе из статьи, ЧД составляют основу ТМ.
А то, что ЧД являются ТМ прямо следует из определений ЧД и ТМ.Ziptar
09.09.2017 18:08А то, что ЧД являются ТМ прямо следует из определений ЧД и ТМ.
У Вас какие-то неправильные определения ЧД и ТМ.
Ещё раз: тёмная материя — это не какая-то особая материя, это вообще не сущность. Тёмная материя — всего навсего условное обозначение недостающей массы во вселенной.maxzhurkin
09.09.2017 18:10Приведите ваши определения, тогда и посмотрим.
То, что вы написали, не противоречит моим словам.Ziptar
09.09.2017 18:33То, что вы написали, не противоречит моим словам.
Чёрная дыра — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Это определение никак не связывает ЧД с ТМ.
Про тёмную материю я уже всё объяснил.
То, что вы написали, не противоречит моим словам.
Напрямую противоречит. ТМ — по определению не детерминировна. Если мы утверждаем, что ЧД есть ТМ, или является её частью, то всякая необходимость в определении ЧД как ТМ отпадает, так как ЧД — по определению детерминирована.
Если по простому: ТМ — неизвестная хрень, которая должна обладать значительной массой и её должно быть много, но почему-то нет. ЧД — известная хрень, обладающая известной массой, но известных ЧД слишком мало, что бы закрыть ту недостачу массы, которая именуется ТМ. То есть известные ЧД не являются ТМ.
Если же называть известные ЧД ТМ — то почему не называть и всё остальное, что существует — ТМ? Масса же.
В статье предполагается, что ЧД может быть настолько больше, чем известных, что их было бы достаточно, что бы покрыть недостачу массы. Но это всего-навсего предположение, поэтому эти неизвестные ЧД могут являться или могут «составлять основу» ТМ. При этом, как ни парадоксально, как только это станет доказанным фактом (если станет) — определение ТМ как таковое перестанет быть нужно.
AlekDikarev
05.09.2017 21:24+2Интересно было бы услышать комментарии специалистов на тему скопления «пуля» — объясняется ли этот феномен при помощи «средних» чёрных дыр?
MarkNikitin
05.09.2017 22:12-2Нельзя говорить, что ЧД возможно состоит или не состоит из ЧМ, так как, нельзя же проанализировать то чего не видно, только теории пока.
assign
05.09.2017 23:17извиняюсь, не могу найти линк на оригинал, дайте ссыль ту что в заголовке пожалуйста…
killik
06.09.2017 04:48+1А может, темная материя распределена по сферам Дайсона? Заодно и парадокс Ферми решается.
r00tGER
06.09.2017 09:02+1Тогда бы, все это проявлялось не только в виде ТМ.
Подобные цивилизации оставили бы кучу «следов» о своем существовании…
erwins22
06.09.2017 09:43у меня была такая идея, но обнаружить заслония звезд сферами Дайсона легко. Их должно было больше чем звезд, но не одного такого заслонения не зарегистрировано, а их должно быть сотни в год.
Silverado
06.09.2017 11:55+1Не обнаружить триллионы (напомню, что масса ТМ примерно в 50 раз превышает совокупную массу звезд) сфер Дайсона только в одной нашей галактике было бы сложновато. Как по затенению ими звезд (тут планеты тысячами находят фотометрическим методом, а сфера Дайсона будет иметь на порядки больший радиус, хоть и без регулярных транзитов), так и по инфракрасному излучению.
И парадокс Ферми в этом случае решился бы только при предположении, что все 100% цивилизаций, имея возможность построить сферу Дайсона, не имеют никакого желания лезть за пределы своей системы (как в лемовском «Фиаско», например).erwins22
06.09.2017 12:46«так и по инфракрасному излучению» — спекулятивно.
Silverado
06.09.2017 13:03+2Почему же спекулятивно? Полностью замкнутая система из звезды и сферы без сброса производимой звездой энергии наружу будет бесконечно повышать внутреннюю температуру. Вряд ли это практично. Ну или абсолютно вся энергия со 100% КПД должна переводиться в другую форму, в механическую например.
erwins22
06.09.2017 14:05Или например в материю и антиматерию или в…
Про инфракрасное излучение говорили когда не знали всех этих особенностей.
А вот смысла в маскировке такого кол-во объектов особо не видно.erwins22
06.09.2017 14:23Хотя что мы знаем о галактической политике?
Вдруг там экологи борются с лишним излучением света?
Что бы продолжалось образование звезд?
Andronas
06.09.2017 12:36Эксперимент MACHO предполагает фиксацию большого числа событий гравитационного микролинзирования, причиной которых могут быть те самые черные дыры?
Aberro
08.09.2017 21:14Я в точности так же размышлял — ЧД средних масс считались редкостью, а ТМ — костылём, и для того, и для другого нужны специфические модели и теории, объясняющие отсутствие первого и наличие второго, но с данными LIGO оказалось, что ЧД средних масс всё-таки существуют и вполне распространены, и вполне логично предполагать, что ТМ как раз и скрывается в недостающих ЧД средних масс — двух зайцев сразу.
Но вот беда — в статье собственно по этой теме ничего основательного не сказано, такие же измышления, как и мои, разве что от человека более сведущего. Увы. Придётся ждать дальше.
george_vernin
08.09.2017 21:14Есть проект по поиску событий линзирования.
Как результат — события линзирования оцень редки в нашей галактике.
Сейчас врехняя оценка состава ЧД — не более 20% и она уменьшается…
Темная материя должна быть 85 -95% массы.
Drinko
09.09.2017 13:02Если ТМ == ЧД, то как тогда объяснить поведение материи при образовании кластера MACSJ0025?
Karpion
Фраза "чёрные дыры могут состоять из тёмной материи" создаёт неправильное представление о предмете статьи: форма фразы как бы намекает, что "тёмная материя" — это какое-то особое состояние вещества (аналогичная по построению фраза: "звёзды состоят из водорода").
Наверно, правильнее было бы сказать "тёмная материя спрятана в чёрных дырах".
И я хотел бы повторить вопрос, который уже задавал тут:
Допустим, ОТО неверна; или же ОТО верна, но мы что-то не учли, и ЧД образовываться не могут, а вместо этого просто образуются нейтронные звёзды большой плотности. Короче говоря, допустим, что тела радиусом менее критического бывают, но горизонт событий при этом не возникает.
Как можно проверить эту гипотезу (привет от Поппера)? Я так понимаю — и гравитационная линза, и аккреционный диск д.б. одинаковыми для ЧД с горизонтом событий и для нейтронной звезды той же массы. Или разница всё-таки будет, и её можно наблюдать? А наблюдали ли её уже в реальности?
UDiy34r3u74tsg34
Если я не ошибаюсь, то косвенным доказательством наличия горизонта является неактивность тёмного соседа в кратных системах. Нейтронная звезда периодически выдаёт вспышки а ЧД молчит как рыба об лёд. Но это тоже можно списать на то, что мы что-то не знаем об нейтронных звёздах.
vanxant
Тела радиусом менее критического, но без горизонта бывают и в ОТО. Для появления горизонта событий нужно, чтобы (в некоторых единицах) квадрат массы превышал сумму квадратов заряда и момента импульса. И если в появление существенно заряженного тела верится с трудом, то вот с вращением в космосе проблем нет, и подобные объекты скорее всего существуют. Грубо говоря, подобные объекты вращаются настолько быстро, что центробежная сила всё-таки позволяет материи (хотя бы фотонам) покинуть это тело, пусть и только в одном направлении и только с экваториальных областей.
Karpion
Ну и можем ли мы на таком расстоянии определить — вращается ли чёрное тело (погасшая и сжавшаяся звезда) достаточно сильно?
Но я спрашивал про нормальный простейший случай — когда чёрное тело не вращалось перед коллапсом (или не-коллапсом). Т.е. рассмотрим некую большею звезду, которая не вращалась, осверхновилась, потом рухнула вовнутрь себя. Стала ли она чёрной дырой или нет?
Я как бы намекаю, что классическая механика — это первый член ряда Тейлора от СТО/ОТО.
Простите, а кто сказал, что ОТО не есть первый член ряда Тейлора от более правильной/точной теории? И не сработает ли второй член ряда Тейлора при приближении к критичному радиусу так, что ЧД не возникнет?
vanxant
Это зависит от того, найдётся ли сила, способная уравновесить гравитацию.
Этой силой может быть давление вырожденного электронного газа (грубо говоря, принцип Паули запрещает электронам собираться в одном месте в одно время в количестве более двух. Размеры «одного места» и «одного времени» получаются из неопределенности Гейзенберга). Тогда получится белый карлик.
Гравитация может забороть электроны и вдавить их в протоны с образованием нейтронов. На нейтроны принцип Паули не действует, и их можно упаковать значительно плотнее. Тогда получится нейтронная звезда, её радиус совсем немного больше критического. Дальше могут существовать кварковые звёзды, если они успевают сформироваться — но мы пока таких не обнаружили. Ещё дальше может быть какая-нибудь уж совсем неведомая хрень далеко за гранью нашей сегодняшней науки, которая всё-таки остановит коллапс в чёрную дыру. Но — мы не знаем.
Проблема в том, что коллапс звёзд — не единственный механизм образования ЧД. Если в одном месте в одно время соберутся потусить несколько нейтронных звёзд (а в центрах галактик очень «многозвёздно», и они рано или поздно соберутся) — им даже не нужно сталкиваться, чтобы совместными усилиями «продавить дыру» в пространстве-времени и устроить себе закрытую вечеринку под горизонтом ЧД.
Ещё могут быть реликтовые ЧД. Плотность черных дыр падает с ростом массы, у самых больших известных ЧД плотность меньше плотности воды. Если при Большом Взрыве где-то образовалось просто достаточно большое облако газа, это облако могло сколлапсировать прямо в ЧД, вообще не проходя стадию какой-либо звезды. Просто опустив вуаль горизонта снаружи.
Тут, конечно, не ряд Тейлора. В классической механике гравитационный потенциал — это скаляр, т.е. обычное действительное число. В СТО вообще нет гравитации, от слова совсем. Ну, не завезли. Эйнштейну понадобилось 10 лет, чтобы прикрутить гравитацию к СТО, и, правильно, результат называется ОТО.
В ОТО гравитационный суперпотенциал — это тензор. Ну, на пальцах можете считать, что это не одно число, а матрица 4х4 — но матрица симметричная, и независимых чисел там не 16, а всего 10. И одно из этих 10 таки да, в некоторых ситуациях совпадает с классическим потенциалом.
Попытки поправить этого еврейского выскочку Эйнштейна и придумать «более лучшую» теорию гравитации производятся тысячами в год вот уже скоро 102 года как. Плох тот студент-физик, который хотя бы не пытался что-то такое придумать.
Проблема в том, что все такие попытки не подтверждаются экспериментами, если до них вообще доходит. ОТО проверяли и проверяют и в хвост и в гриву, и пока известно очень мало ситуаций, где теория Эйнштейна лажает. И во всех таких местах предпочитают предположить наличие неведомой фигни (тёмной материи, тёмной энергии, Большого Взрыва и т.п.), а не поправлять дедушку Эйштейна
Потому что любая «более лучшая» теория относительности должна давать результат не хуже эйнштейновской, но при этом ещё давать какие-то несовпадающие с оригинальной ОТО предсказания (иначе она бесполезна). И пока что не получилось ни у кого.
Ну, точнее, есть старая как мамонты теория Эйнштейна-Картана — чуть ли не единственная, которая до сих пор не опровергнута экспериментами. В ней есть торсионные поля (поля кручения), Большой Отскок вместо Большого Взрыва, и никаких там вам сингулярностей внутри чёрных дыр. Всё как любят фрики. Правда, во всём остальном она полностью копирует стандартную ОТО. И чтобы её проверить, нужно или заглянуть внутрь чёрной дыры, или устроить второй Большой Взрыв (и посмотреть, не случится ли вместо него отскок). Мы как-то пока не очень представляем, как что-то подобное можно провернуть хотя бы теоретически.
ОТО не совместна со стандартной моделью квантовой механики, которая, в свою очередь, проверена и перепроверена миллионы раз своими экспериментами. Поженить их друг с другом и создать единую «теорию всего», квантовую теорию гравитации, пытаются лет 50 как сразу со всех сторон — и релятивисты, и квантовые физики, и космологи с астрофизиками. В современной науке это, пожалуй, задача №1 по важности, но пока нет.
Когда такую теорию создадут — она наверняка ответит и на ваш самый первый вопрос, про проверяемость.
willmore
Почему не действует? Фермион же, просто длина волны де Бройля меньше.
erwins22
Кварковые, но они холодные, там температура поверхности меньше 1000К, их не разглядеть и размер в 10км. В них через принцип Паули останавливают сжатие кварки.
Потом электрослабые звезды, еще меньше чем кварковые. В них через принцип Паули останавливают сжатие W Z бозоны.
А потом ЧД.
vanxant
Нейтроны всю жизнь бозонами числились вроде как. Им конденсат Бозе-Эйнштейна подавай, но явно не при температурах в 108K, типичных для нейтронных звёзд.
erwins22
Нейтрон — Фермион
vanxant
Да, проглючило.
shadovv76
Вы говорите о горизонте событий как о каком-то самостоятельном явлении, в то время как данный горизонт ограничивает область с гарантированным явлением.
Звезды не могут оставаться звездами в этой области, т.к. и на их поверхности и в ядре и до горизонта событий изнутри света больше не будет, и все вектора скоростей направлены на столкновение. Также нет известной геометрии чтобы говорить о пространстве между объектами в этой зоне (не нужно сталкиваться).
vanxant
1. Я не говорю, что нейтронным звёздам нужно сталкиваться. Именно что наоборот, вероятность столкновения даже двух объектов диаметром 30 км с начального расстояния скажем в 30 млрд км исчезающе мала. Но главное — им и не надо. Плотность ЧД в центрах галактик такова, что они могут образоваться и без столкновений, просто при прохождении «рядом» достаточного количества компактных объектов.
2. Я не говорю, что горизонт событий есть некое самостоятельное явление. Если тупо разгоняться на звездолёте, то сзади него, с точки зрения звездолётчиков, тоже образуется горизонт событий, причём без всякой помощи гравитации. Для неподвижного наблюдателя никакого горизонта разумеется нет, так что это сугубо математический объект, зависящий от системы отсчёта.
3. Насчёт «света больше не будет» это вы зря. Правильный ответ: мы не знаем. Аналитические решения известны только для сферических коней в вакууме (газовых, пылевых), и, за очень редкими исключениями, отсутствуют для необладающих центральной симметрией начальных конфигураций. Так что вы абсолютно правильно пишете про «нет известной геометрии». Нет геометрии — не о чем говорить физике, точка.
PS. Ну, мы с вами друг друга поняли, я больше для других читателей ответил.
Karpion
Это смотря какой массы звезда.
Я вот тут спрашиваю — а возникнет ли горизонт событий? Его посчитали в приближении сферически симметричного коллапса — но устойчива ли такая симметричность?
Вы очень удивитесь, но наша довольно однородная Вселенная — сама по себе ЧД. Да собственно, любая однородная масса достаточно большого размера будет ЧД, ибо масса растёт как куб радиуса, и при достаточно большом радиусе масса окажется больше критической массы для этого радиуса.
Я думаю, Вы меня поняли.
Кстати, ньютонова механика как раз есть первый член разложения СТО.
Мне почему-то казалось, что там четырёхмерный тензор — 4х4х4х4, 256 членов. Но откуда я это взял — сходу не нашёл. Жду комментариев общественности.
Ага. И потом хорошо бы, чтобы эти различия были наблюдаемыми — речь не о принципиальной наблюдаемости (которую требует Поппер), а о реально достижимой наблюдаемости на существующей технике.
Ziptar
Правильнее было бы «чёрные дыры могут оказаться тёмной материей».
Тёмная материя — суть есть «потерявшаяся» масса, которая должна быть математически, но обнаружить не удаётся.
Tyusha
Вы правильно поставили вопрос насчёт того, что может быть чёрные дыры не образуются, а остаются экзотические звезды (более плотные чем нейтронные)? Но ответ: всё-таки нет, образуются.
Мы плохо представляем себе сверхплотные состояния вещества. Эксперименты здесь пока невозможны, остаётся экстраполяция теории на запредельные плотности. Всё зависит от уравнения состояния кварк-глюонной плазмы, которые мы можем только предполагать. Грубо говоря для газа PV = RT, а для каши из кварков как?
Однако самые разные модели этой самой плазмы, даже самые экзотические, всё равно дают результат, что рано или поздно давления такой не хватит, чтобы противостоять гравитации. В этих результатах различается только минимальная нижняя граница массы возможной ЧД, но ЧД всё равно возникает.
Karpion
Стоп-стоп-стоп!!!
ЧД — это не просто масса, сжатая внутрь сферы малого радиуса. ЧД — это такое сжатие массы, что возникает ГС (горизонт событий).
Откуда мы знаем про ГС, если его никто не видел и не щупал? Ну, от решения уравнений ОТО. (Есть формула критического радиуса, выведенная из ньютоновой формулы гравитации — когда 1я или 2я космическая скорость оказывается равна скорости света. И этот радиус чудесным точно совпадает с тем, что говорит нам ОТО — не просто по теории размерностей, но и безразмерная константа тоже совпадает. Вот только соображения, положенные в основу этой формулы — дурацкие, ибо у Ньютона скорость света никакого магического значения не имеет.)
Ну хорошо, а откуда мы знаем ОТО? Из наблюдений за прецессией орбиты Меркурия и некоторых других наблюдений. Вот только все эти наблюдения были сделаны для относительно умеренной гравитации — а мы экстраполируем выводы на сверхсильную гравитацию.
Тут вспоминается история с прогнозом "к середине 20-го века Лондон будет завален конским навозом по окна второго этажа".
Кстати, к кварк-глюонной плазме это тоже относится: в плане дальней экстраполяции недопустимо нельзя доверять никаким теориям. Это надо пощупать.
Вернёмся к исходному вопросу:
Вот есть осверхновившиеся звёзды, которые погасли и сжались. Как узнать — возник ли там ГС или нет? Если температура поверхности сильно ниже глубины гравитационного колодца — то такая звезда будет тёмной (не будет излучать практически ничего); как и настоящая ЧД с ГС. А как их можно различить (есть ГС или нет), если полететь туда и понаблюдать это вблизи невозможно, а есть только телескопы?
PS: Я ничего не утверждаю (ну, кроме неправомочности экстраполяций, непроверенных экспериментом). Я именно спрашиваю и поясняю суть вопроса.
PPS: Тут водятся странные люди. которые минусуют и ничего не возражают (наверно, им нечего возразить по сути, а махать банхаммером нравится). Вести дискуссию с ограничением "один пост в час" немного затруднительно.