Группа физиков под руководством Даниэля Ямпольски и Лучано Реццоллы из Института теоретической физики во Франкфурте (Германия) представила новую модель формирования гравастаров — гипотетических компактных объектов, которые могут быть альтернативой черным дырам. Работа опубликована в журнале Physical Review D.
Гравастары (от англ. gravastar — gravitational vacuum star) были впервые предложены как возможная замена черным дырам. В отличие от последних, гравастары не имеют сингулярности (точки с бесконечной плотностью) и горизонта событий — границы, за которой ничто не может покинуть объект. Вместо этого гравастар состоит из экзотической материи с отрицательным давлением, напоминающей темную энергию.
Новое исследование впервые демонстрирует возможный сценарий образования статического гравастара в результате гравитационного коллапса. Ученые рассмотрели облако однородной пыли, которое сжимается к центру. Вместо образования сингулярности в центре возникает так называемая область де Ситтера — зона, которая начинает быстро расширяться за счет темной энергии. Взаимодействие гравитационного сжатия и репульсивного расширения приводит к равновесию. Внешнему наблюдателю такой объект будет практически неотличим от черной дыры: его компактность может быть сколь угодно близка к шварцшильдовскому радиусу.
Авторы признают, что для окончательного подтверждения существования гравастаров необходима квантово-гравитационная теория, которая пока не создана. Однако модель показывает, что такие объекты могут быть не менее реалистичными, чем традиционные черные дыры. Если гравастары существуют, они могли бы объяснить некоторые наблюдаемые эффекты, не прибегая к сингулярностям, которые нарушают известные законы физики.
Исследование открывает новые вопросы: как можно экспериментально отличить гравастар от черной дыры? Одним из ключевых отличий может быть отсутствие горизонта событий — у гравастаров его нет, что меняет понимание процессов, происходящих вблизи сверхмассивных объектов в центрах галактик. Пока гравастары остаются гипотезой, но работа немецких физиков делает эту гипотезу значительно более обоснованной.