两个新模型表明,黑洞可以在没有奇点的情况下存在
标准黑洞的替代方案表明,也许不需要奇点。
广义相对论的定律表明,一个物体有可能具有这样的密度,以至于任何东西,甚至光,都无法逃脱。那是一个黑洞。这些对象有一些定义性的特征。它们往往有视界,即把它们与宇宙其他部分分开的表面 —— 一旦穿过它,你就回不来了。数学也指出在核心处存在一个奇点。这是一个巨大的问题。
奇点是一个问题,因为物理定律 —— 至少就我们所知 —— 瓦解了。那里的密度是无限大的,在那里广义相对论和量子力学都不再适用。几十年来,研究人员一直试图摆脱奇点,提出了许多替代方案。一篇由不同小组合作撰写的新论文提出了两种新方法。
人们所接受的关于黑洞的麻烦观点被称为标准黑洞。这两个新提议被称为常规黑洞(我们知道,令人困惑)和黑洞拟态。标准黑洞的中心有一个奇点、一个视界和一个不稳定的光环,这是视界望远镜在M87*和人马座A*(银河系中心的超大质量黑洞)的情况下拍摄到的。
一个规则的黑洞会有光环和外视界,但也有一个内视界,它会包围一个核心或虫洞喉咙,而不是奇点。这将是一个时空区域,在无限或有限的时间内将物质困在那里。
黑洞模仿者有一个光环,但没有视界。它有一个表面,但这并不意味着它必须是一个固体表面;它可以让东西进来,也许它可以成为进入虫洞或与超紧凑恒星相遇的方式。
这些建议当然是存在的,但考虑到我们大约一个世纪没有听说过奇点,这两种情况真的与标准黑洞不同吗?关键是要弄清楚这些替代方案是否具有使它们脱颖而出的效果。像视界望远镜的光环之类的东西可能不会告诉我们太多。
来自SISSA的合著者Stefano Liberati在一份声明中说:“但并不是所有的东西都失去了。”“常规黑洞,尤其是模仿者,永远不会与标准黑洞完全相同 —— 即使在视界之外也是如此。因此,探测这些区域的观察可以间接地告诉我们一些关于它们内部结构的信息。”
天体物理的不确定性可能隐藏了可观察到的特征,因此该团队无法最终回答问题。当引力波探测器探测整个黑洞时,可能会有更多的见解。
“目前的(LIGO/Virgo/KAGRA, EHT)和计划中的(LISA,天琴,太极,爱因斯坦望远镜,宇宙探索者,黑洞探索者)观测仪器表明,未来几十年的观测数据将非常有用,不会让理论家们偏离轨道太远,”研究小组在论文中写道。
“重力研究的未来,”Stefano Liberati总结道,“是一个真正激动人心的时刻。我们正在进入一个时代,一个广阔而未开发的景观在我们面前展现出来。”
该研究已被《宇宙学与天体粒子物理学杂志》接受,并可在ArXiv上查阅。
如果朋友们喜欢,敬请关注“知新了了”!
发表评论:
◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。