Новая модель черной дыры меняет представление о сингулярности
Учёные предложили альтернативную структуру сингулярности в центре чёрной дыры, заменив традиционную точку на трехмерную поверхность, что устраняет известный парадокс двух падателей.
Исследователи из Колорадского университета и Университета Мэриленда представили новую теоретическую модель, в которой сингулярность черной дыры рассматривается не как бесконечно плотная точка, а как разросшаяся трёхмерная поверхность. Такой подход позволяет решить противоречие, возникающее при рассмотрении двух наблюдателей, падающих в черную дыру с противоположных сторон.
Исторический контекст представления о сингулярности
С начала 1930‑х годов сингулярность трактовалась как безразмерная точка, что упрощало расчёты в рамках общей теории относительности. В 1960‑х годах было показано, что вращающиеся чёрные дыры могут иметь кольцевую форму сингулярности из‑за центробежных сил, однако для статических чёрных дыр модель точечной сингулярности оставалась доминирующей.
Мыслительный эксперимент с двумя падателями
Эндрю Гамильтон и Тайлер Макмэкен смоделировали ситуацию, когда два исследователя одновременно входят в чёрную дыру с разных сторон. По классической «школьной» теории оба должны были столкнуться в единой пространственно‑временной точке. Однако согласно общей теории относительности, при падении пространство‑время искажается настолько, что сигналы между наблюдателями не могут пересечь горизонт событий, а их мирные линии не пересекаются.
Авторы подчеркнули, что если сингулярность представляет собой разросшуюся трёхмерную поверхность, каждый падатель оказывается в отдельной «ячейке» этой поверхности, и их мирные линии никогда не пересекаются. Таким образом, парадокс исчезает без нарушения причинно‑следственной связи.
Значение открытия для фундаментальной физики
Переосмысление сингулярности меняет математические условия, при которых действуют известные законы физики. Эти условия определяют границы, где традиционные теории — общая теория относительности и квантовая механика — перестают быть совместимыми. Новая модель указывает на конкретные области, где проявляется квантовая гравитация, предоставляя учёным более точную отправную точку для дальнейших исследований объединённой теории.
«Я часто шучу со студентами, что чёрные дыры бросают вызов нашей интуиции. Эта работа стала неожиданным, но важным шагом к пониманию их внутренней структуры», — отметил Эндрю Гамильтон.
Перспективы дальнейших исследований
Полученные результаты открывают новые возможности для моделирования процессов внутри чёрных дыр и могут повлиять на интерпретацию наблюдательных данных, получаемых от гравитационных волн и рентгеновского излучения. Учёные планируют расширить модель, включив в неё вращающиеся чёрные дыры и взаимодействие с полями материи.
Работа опубликована в журнале Physical Review D в 2026 году.