Математика космоса. Как современная наука расшифровывает Вселенную

В этой теории ваше столкновение с черной дырой не заканчивается падением в нее. Вместо этого ваша информация распределяется тонким слоем по горизонту событий, и вы превращаетесь в голограмму. Идея не новая, но нынешний ее вариант допускает, что голограмма — это несовершенная копия упавшего объекта. Тут есть внутреннее противоречие, отчасти потому, что та же логика, кажется, наглядно показывает, что горизонт событий — весьма энергетически насыщенный барьер, файервол, — и все, что на него попадает, попросту поджарится. «Пушистый шар» или файервол? Вопрос чисто схоластический. Вполне возможно, что и то и другое лишь артефакты неподходяще выбранной системы координат, подобно дискредитированному мнению о том, что горизонт событий останавливает время. С другой стороны, невозможно различить то, что видит внешний наблюдатель, и то, что видит наблюдатель, упавший внутрь, если внутрь ничего упасть не может.

В 2002 году Эмиль Моттола и Павел Мазур подвергли сомнению распространенное представление о коллапсирующих звездах. Они предположили, что такие звезды, вместо того чтобы становиться черными дырами, возможно, превращаются в гравастары — гипотетические странные пузыри очень плотного вещества. Снаружи гравастар, по идее, должен очень походить на традиционную черную дыру. Но то, что мы привыкли называть горизонтом событий, представляет у него холодную плотную оболочку, внутри которой пространство обладает упругостью. Эта гипотеза пока очень спорна, в ней не разрешены кое-какие тонкие вопросы — такие, к примеру, как механизм образования подобных объектов, — но притом необычайно интересна.

Источником данной теории стал пересмотр релятивистского сценария для черной дыры в свете квантовой механики. Обычно на эти эффекты не обращают внимания, но в результате возникают странные аномалии. Информационное содержание черной дыры, к примеру, намного больше, чем информационное содержание коллапсировавшей звезды, но информация-то должна сохранятся. Опять же фотон, падающий в черную дыру, к моменту встречи с центральной сингулярностью должен приобрести бесконечную энергию.

Моттола и Мазур, столкнувшись с этими проблемами, заинтересовались, нельзя ли разрешить их при помощи правильного квантового подхода. Когда коллапсирующая звезда приближается к образованию горизонта событий, она создает мощнейшее гравитационное поле. Это поле искажает квантовые флуктуации пространства-времени и порождает другой тип квантового состояния, схожий с гигантским «суператомом» (специальный термин: конденсат Бозе — Эйнштейна). Это скопление идентичных атомов, находящихся в одном и том же квантовом состоянии, при температуре, близкой к абсолютному нулю. Горизонт событий становится тогда тонкой оболочкой гравитационной энергии, похожей на ударную волну в пространстве-времени. Эта оболочка оказывает отрицательное (то есть направленное наружу) давление, так что вещество, упавшее внутрь ее, развернется и поднимется обратно к оболочке. Однако вещество снаружи будет по-прежнему всасываться внутрь.

С математической точки зрения гравастары имеют смысл: это стабильные решения эйнштейновских уравнений поля. Они помогают обойти информационный парадокс. Физически они заметно отличаются от черных дыр, хотя снаружи и выглядят одинаково: как внешняя метрика Шварцшильда. Предположим, что коллапсирует звезда массой 50 солнечных. В традиционном варианте получается черная дыра 300 километров в поперечнике, которая будет испускать хокинговское излучение. По альтернативной теории получается гравастар того же размера, но его оболочка имеет толщину всего 10↑^–35 метра, температура составляет 10 миллиардных долей кельвина, и он не излучает вообще ничего. (Холли это понравилось бы.)

Гравастары являются возможным объяснением еще одного загадочного явления: гамма-барстеров. Время от времени небо «освещается» вспышкой высокоэнергетических гамма-лучей. Обычная теория состоит в том, что эти объекты представляют собой сталкивающиеся нейтронные звезды или черные дыры, формирующиеся во время взрыва сверхновой. Другая возможность — рождение гравастара.

Еще более гипотетически, внутренность гравастара с масштабом в нашу Вселенную тоже испытывала бы отрицательное давление, которое разгоняло бы вещество в направлении горизонта событий, то есть от центра. Расчет показывает, что этот разгон примерно соответствует ускоренному расширению Вселенной, которое обычно относят на счет темной энергии. Может быть, наша Вселенная на самом деле представляет собой внутренность громадного гравастара?