Гравитационные звезды – конкуренты черных дыр

Поглощение черной дырой массы звезды-компаньона. Фото Physorg

Вполне возможно, что Нобелевскую премию по физике за 2016 год дадут за фиксацию в 2015 году гравитационных волн, или «ряби», пространства-времени (последняя столь быстрая премия была вручена за открытие высокотемпературной сверхпроводимости). Трудно поверить, что полвека назад теоретики считали гравитацию теоретической причудой. И это несмотря на то, что астрономы еще в 1919 году подтвердили изменение траектории светового луча, проходящего вблизи гигантской гравитационной массы – Солнца.

Выкладки, касающиеся относительности, ничего не говорили о черных дырах, которые поначалу были не более чем жаргоном и лишь затем обрели высокий статус научного термина. Их в отличие от гравитации учитывает так называемая стандартная модель. Но и эта общепринятая на сегодняшний день физическая модель вполне может быть пересмотрена после открытия в опытах на Большом адронном коллайдере (LHC) бозона Хиггса, элементарной частицы, придающей массу всем другим субъядерным частицам.

Сейчас мы живем в реалиях не просто расширения Универсума, но делающего это с ускорением, что возможно только при наличии темных материи и энергии. Долгие годы экспериментаторы ищут предполагаемые WIMPы, или слабо взаимодействующие массивные частицы, поэтому в последние годы теоретики стали «грешить» на бозоны. Отличительная особенность последних, как это предполагали Бозе и Эйнштейн, – способность «сливаться» воедино, давая единый квантовый объект, или конденсат (BEC – Bose-Eistein Condensat, как пары воды конденсируются в капли при охлаждении). Бозе–эйнштейновский конденсат получили давно, поэтому некоторые полагают, что он и есть суть темной материи со свойствами несжимаемой жидкости.

Открытие гравитационных волн лишний раз подтвердило истину о том, что каждое новое научное достижение порождает веер новых нерешенных проблем. Во-первых, в отличие от предела скорости света таковой для распространения волн тяготения не определен, хотя и предполагается, что они распространяются в пространстве так же быстро. Это лежит в основе ОТО (общей теории относительности). Во-вторых, идея об ускоренном сближении двух черных дыр и их окончательном слиянии, в результате чего и была порождена гравитационная волна, зафиксированная в 2015 году, далека от окончательного и всеобъемлющего одобрения.

Так, теоретики Римского университета Сапиенца предположили, что гравитационные волны к нам пришли от не менее экзотического объекта в глубинах космоса под названием «гравастар», или «гравитационная звезда». Итальянские исследователи обратили внимание на три фазы зафиксированного излучения, действительно свидетельствующие о сближении двух объектов (предположительно черных дыр). В конце процесса амплитуда и частота сигналов резко возросли, после чего прозвучал «звонок», и сигнал пропал. А ведь, по идее, такое слияние двух масс должно было бы свидетельствовать о формировании нового горизонта событий вокруг новой, большей по размеру черной дыры.

Итальянцы увидели в этом несоответствии возможность другого сценария событий. В нем на сцену выступает гравастар или раздутый «шар», в центре которого присутствует темная материя, своей энергией обеспечивающая шаровую инфляцию (ускоренное раздувание). В отличие от серных дыр гравастар не имеет горизонта события, то есть предела, за которым невозможен исход видимого света. Вместо этого фотоны вращаются по замкнутой орбите, называемой световым кольцом, и энергия вращения может генерировать вибрации, воспринимаемые как гравитационные волны.

В статье в журнале Physical Review Letters ученые из Университета Сапиенца признают, что на какое-то время победит «дырочная» модель, но нужно рассматривать и другие объяснения уловленного «эксцесса».

Недавние успехи физиков способствовали тому, что один из нью-йоркских фондов выделил 40 млн долл. на строительство новой обсерватории в чилийской пустыне Атакама, целью которой будет отыскание гравитационных отпечатков в микроволновом фоне, сохранившемся с момента Большого взрыва 13 млрд лет назад. На первом этапе предполагается разместить 50 тыс. фотодетекторов поляризованного света, чтобы затем увеличить их число до полумиллиона.