У сучасній астрофізиці, де закони фізики часто досягають своїх меж, вчені з Університету Ґете (Німеччина) здійснили прорив у розумінні того, як можуть завершувати свій життєвий шлях масивні зорі. Даніель Ямпольський та Лучіано Рецолла вперше в історії змоделювали процес формування гравістарів — гіпотетичних об'єктів, які можуть бути подвійниками чорних дір, але позбавлені їхніх головних загадок.

Результати дослідження, опубліковані в авторитетному журналі Physical Review D Letters, пропонують новий погляд на фінал еволюції зір. Якщо чорна діра — це безодня, звідки немає повернення, то гравістар може стати «міні-світом» всередині зорі.

Що таке гравістар і чим він відрізняється від чорної діри?

Концепція гравістара (гравітаційного вакуумного конденсату зорі) була запропонована ще у 2001 році. Зовні цей об'єкт практично невіддільний від чорної діри: він має колосальну масу та надвисоку щільність. Однак внутрішня будова гравістара кардинально змінює наші уявлення про гравітацію.

Головна відмінність полягає у відсутності двох елементів, які роблять чорні діри «проблемними» для фізики:

  • Немає сингулярності. У чорній дірі речовина стискається в нескінченно малу точку, де закони фізики перестають діяти. Гравістар має чітку та стабільну внутрішню структуру.
  • Немає горизонту подій. У чорній дірі існує межа, переступивши яку, ніщо не може вирватися назовні. Гравістар не створює такої зони абсолютного безповороту.

Замість стиснення в точку, гравістар складається з надтонкої поверхневої кори зі звичайної матерії. Вся його внутрішня частина заповнена темною енергією — гіпотетичною силою, відповідальною за розширення Всесвіту. Саме вона створює потужний зворотний тиск, що зрівноважує гравітацію та зупиняє колапс.

Механізм «міні-Великого вибуху»

Довгий час теорія гравістарів залишалася гарною, але недосяжною математичною абстракцією. Головною проблемою було нерозуміння того, як саме такий об'єкт може сформуватися з реальної хмари матерії у космосі. Німецьким фізикам вдалося розрахувати цей складний механізм.

Їхня модель показує, що за певних умов гравітаційне стискання сферичної хмари запускає унікальний процес. Колапс речовини призводить до вивільнення темної енергії, що провокує потужну внутрішню спалах. Дослідники порівнюють це явище з «міні-Великим вибухом», аналогічним тому, що породив наш Всесвіт.

Цей внутрішній вибух зупиняє стискання зорі до того, як встигне сформуватися горизонт подій. Завдяки цьому закони загальної теорії відносності продовжують діяти всередині об'єкта без математичних збоїв.

Нова глава в еволюції зір?

Автори роботи підкреслюють: гравістари — це не повна заміна чорних дір, а додатковий, екзотичний сценарій смерті зір. На сьогоднішній день чорні діри залишаються найпростішим і найбільш природним математичним поясненням космічного колапсу.

Створена модель є теоретичною і потребує ідеально налаштованих початкових умов. Однак фізики закликають наукову спільноту зберігати неупередженість щодо таких малодосліджених станів матерії. Історія науки знає безліч прикладів, коли екзотичні теорії з часом ставали загальновизнаними фактами.