МОСКВА, 30 июня. /ТАСС/. Ученые из московского физико-технического института (МФТИ) и других московских институтов нашли способ отличать черные дыры от сверхкомпактных массивных звезд, сообщает научно-популярный портал "Чердак" со ссылкой на пресс-службу МФТИ. Внешне эти объекты очень похожи друг на друга, но определяются по энергетическому спектру частиц, пролетающих неподалеку в пространстве.
"Мы показали, что черные дыры и сверхкомпактные объекты можно отличать по спектру рассеянных на них частиц. Если мы не видим в нем дискретных уровней, то есть для частиц нет запрещённых значений энергии - то это черная дыра. Если спектр дискретный - то есть частицы могут быть только определенных энергий - то это не черная дыра", - рассказал один из авторов исследования, сотрудник лаборатории физики высоких энергий МФТИ, Федор Попов.
Где время останавливается
Черные дыры, существование которых предсказывал еще Эйнштейн, имеют горизонт событий - границу, из-за которой ничто, даже свет, не может вернуться во внешний мир.
Они возникают в результате гравитационного коллапса массивных звезд, истративших все свое термоядерное горючее и потому "схлопывающихся" под действием гравитации, которую уже не сдерживает никакие силы газового давления.
Некоторые астрофизики считают, что этим же образом кроме черных дыр могут образовываться ещё и компактные массивные объекты - звезды, "схлопнувшиеся" до размеров, чуть превышающих радиус Шварцшильда (радиус Шварцшильда очерчивает ту область пространства вокруг астрофизических объектов, которую из-за колоссальной гравитации не может покинуть даже свет - прим.ТАСС). Компактные массивные объекты должны быть внешне неотличимы от черных дыр и поэтому не исключено, что сейчас черные дыры и сверхкомпактные массивные звезды часто путают друг с другом.
Как вычислить черные дыры
Российские физики из МФТИ, Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) и Национального Исследовательского Университета Высшая Школа Экономики (НИУ ВШЭ) теоретически описали поведение элементарных частиц в окрестностях черных дыр и массивных компактных объектов и вычислили их энергетические спектры. Оказалось, что вблизи поверхности сверхкомпактной звезды, радиус которой чуть больше радиуса Шварцшильда, есть область пространства, где частицы попадают в гравитационную "ловушку" - потенциальную яму, из которой они не могут выбраться.
Энергетический спектр частиц в потенциальной яме всегда дискретен, то есть частицы в нём могут обладать только строго определенными значениями энергий из какого-то конечного набора. В случае же черной дыры вблизи сферы Шварцшильда никаких потенциальных ям не возникает, и спектр частиц остаётся непрерывным. В своей работе авторы рассматривали только частицы одного класса - обладающие нулевым собственным моментом импульса или, как говорят, нулевым спином - но аналогичный эффект, позволяющий отличить черный и массивные компактные объекты, должен сохраняться и для всех остальных частиц.
Статья ученых МФТИ опубликована в журнале Physical Review D.
Напомним, что сейчас существует множество кандидатов в черные дыры - например, большинство исследователей уверено, что в центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра. Однако, прямых наблюдений черных дыр у астрофизиков пока нет, а одним из самых мощных косвенных подтверждений их существования стала недавняя регистрация гравитационных волн. Сигналы такой природы и интенсивности по расчётам могут излучить только сливающиеся черные дыры.