Фізики з TU Wien і Університету Гете у Франкфурті математично описали процес, за якого незвичайний «кристал простору-часу» після крихітної зміни енергії може або зникнути, або перетворитися на мікроскопічну чорну діру.
Про це пише видання ScienceDaily.
Дослідники вивчали так званий критичний колапс. Це стан, у якому система перебуває на межі між двома сценаріями: вона може розсіятися або почати стискатися під дією навіть дуже невеликої додаткової енергії.
За певних умов простір-час може організуватися у повторювану структуру, схожу на кристал. У такому стані його геометрія змінюється за певним законом у просторі й часі.
Якщо до цієї системи додати зовсім невелику кількість енергії, вона може перейти до іншого стану та сформувати чорну діру. Якщо ж енергії недостатньо, структура поступово розпадається, а простір-час повертається до звичайного стану.
Ідея такого утворення чорних дір з’явилася ще у 1993 році. Комп’ютерні моделювання показали, що критичний колапс може призводити до спонтанного формування чорних дір. Проте тривалий час фізики не могли отримати точний математичний опис цього процесу.
Команда з Віденського технічного університету та Університету Гете знайшла спосіб спростити розрахунки. Для цього вчені розглянули фізичну систему не у звичних чотирьох вимірах, а в математичній моделі з нескінченною кількістю вимірів.
На перший погляд це мало б ускладнити задачу. Однак у такій моделі деякі складні рівняння стають простішими. Після цього отримані результати можна поступово наближати до чотиривимірного простору-часу нашого Всесвіту.
За словами дослідників, цей підхід уперше дав змогу отримати точну аналітичну формулу для опису критичного колапсу такого типу.
Вчені зазначають, що подібні умови могли існувати на ранніх етапах розвитку Всесвіту, коли речовина та енергія були надзвичайно щільними. Тому механізм може бути пов’язаний із формуванням первісних чорних дір.
Новий математичний метод також може допомогти досліджувати інші процеси, пов’язані з утворенням чорних дір та екстремальною поведінкою простору-часу, без повної залежності від комп’ютерного моделювання.
Читайте також:
