Физики предсказали существование экзотических пустых «черных звезд»
Нашу Вселенную могут населять крайне экзотические объекты – так называемые «черные звезды», излучающие не свет, а гравитационные волны, в центре которых царит абсолютная пустота, заявляет астрофизик в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
«Это первое описание того, как отталкивающая сила, порожденная квантовой поляризацией вакуума, может породить некое стабильное состояние внутри массивного объекта. Если такие «светила» существуют в природе, они будут еще более экзотическими и компактными, чем нейтронные звезды, но при этом они не будут превращаться в черные дыры», — комментирует Грант Тремблей, астрофизик из Гарварда, чьи слова приводит издание Gizmodo.
Сегодня ученые считают, что вакуум, вопреки нашим обыденным представлениям, не является воплощением абсолютной пустоты и просто пустым местом. Он представляет, в соответствии с законами квантовой физики, постоянно волнующееся «море» из бесконечного числа постоянно рождающихся и самоуничтожающихся пар виртуальных частиц и античастиц. Их взаимодействие, по мнению физиков, должно особым образом влиять на поведение атомов и света.
К примеру, это квантовое «море» должно особым образом влиять на поляризацию света при наличии сильных магнитных полей, заставляя его расщепляться и поляризоваться таким же образом, как свет ведет в себя в некоторых кристаллах, заставляющих его распасться на два луча. О существовании подобного эффекта ученые говорят с 30 годов прошлого века, однако им не удавалось его зафиксировать до настоящего времени.
Этот квантовый эффект, как считает Рауль Кабальо-Рубио, астрофизик из университета Кейптауна (ЮАР), может порождать одни из самых необычных объектов во Вселенной. Они обладают почти такой же плотностью, что и черные дыры, но при этом у них нет горизонта событий, и они не являются сингулярностями и не могут превратиться в них в принципе.
Как объясняет теоретик, виртуальные частицы, рождающиеся в пустоте вакуума, при некоторых условиях, к примеру, при сверхвысоких давлениях и температурах в недрах умирающих «обычных» звезд, начнут сильно поляризоваться и отталкивать друг друга. В результате этого в центральной части таких светил возникнет необычная «несжимаемая» структура, заполненная пустотой, которая будет мешать его гравитационному коллапсу.
По словам Кабальо-Рубио, прочности этой «сферы пустоты» хватит для того, чтобы предотвратить превращение звезды в черную дыру, и при этом сжать ее до сопоставимой плотности и размеров. Этот объект не будет испускать свет и других форм излучения, за исключением гравитационных волн, которые такие «черные звезды» будут порождать во время сближений с другими светилами и прочими компактными структурами.
Существуют ли подобные экзотические «звезды» в реальности, а также то, как именно они рождаются, пока остается предметом дискуссий среди ученых. С другой стороны, Кабальо-Рубио отмечает, что «черные светила» очень похожи по принципам своего устройства на другой тип вырожденных объектов – нейтронные звезды.
По его словам, и в том, и в другом случае светило удерживается от полного коллапса квантовыми феноменами – давлением вырожденного электронного газа в случае с нейтронными звездами, и квантовой поляризацией вакуума в случае с их «черными кузенами». Поэтому, как он считает, открытые ими объекты могут существовать не только в теории, но и в реальности.