Какие звёзды вы знаете? Что приходит на ум, когда вы слышите этот вопрос? Вероятнее всего, вы сразу же подумаете о Солнце и скажете о жёлтых карликах, затем вспомните и другие объекты - белые и голубые гиганты, к примеру, красные карлики, нейтронные звёзды, кто-то, возможно, скажет о гипотетических кварковых и бозонных звёздах, а вот почему-то о планковских мало кто заговорит, что не удивительно, так как планковские звёзды - это гипотетический вид звёзд, который пока никто никогда не видел во Вселенной, но расчёты и теории показывают, что они могут быть вполне реальными объектами. История показала нам, что не стоит скептически относиться к тому, что первоначально может являться лишь гипотезой, ведь когда-то и чёрные дыры тоже существовали только на бумаге, но когда 10 апреля 2019 года впервые сделали первое фото чёрной дыры, скептиков стало значительно меньше...

Идея существования планковских звёзд была предложена совсем недавно - в 2014 году итальянскими астрофизиками Карло Ровелли и Франческа Видотто. Название этих гипотетических объектов связано с именем немецкого физика-теоретика и основоположника квантовой физики Макса Планка, поскольку вся теория их существования описана на планковских числах и величинах.

Планковская звезда - это гипотетический компактный астрономический объект, у которого плотность энергии коллапсирующей звезды или неоднородностей материи на ранних этапах жизни Вселенной достигает планковской плотности энергии (максимальное значение плотности энергии, которое может существовать во Вселенной, или когда-то существовало на ранних этапах её развития сразу же после Большого взрыва). Определение взято из Википедии.

Учёные предположили, что в условиях приближения плотности энергии к планковской плотности пространство-время и гравитация должны квантоваться - то есть, возникнет сила, мешающая коллапсу звезды, материи или какого-либо другого массивного объекта. В основе этой силы лежит квантово-волновой дуализм, говорящий о том, что частицы могут вести себя как волны, а волны - как частицы, и строящийся на нём фундаментальный Принцип Неопределённости Гейзенберга, суть которого в том, что невозможно одновременно определить точно координату частицы и её энергию (чем точнее мы измеряем местоположение частицы, тем менее точным будет измерение её энергии и наоборот).

Подвох в том, что пока никто не знает, могут ли квантоваться пространство-время и гравитация, или нет. Если нет, то и планковские звёзды не могут существовать во Вселенной, и, соответственно, так и останутся на бумаге.

Если же квантование пространства-времени вместе с гравитацией возможно, то накопление массовой энергии внутри планковской звезды не может продолжаться свыше предела планковской плотности энергии, так как это нарушит Принцип Неопределённости для самого пространства-времени. Отталкивающая сила при достижения планковской плотности энергии будет настолько большой, что остановит дальнейший коллапс массивного объекта, причём, эта отталкивающая сила не только может противодействовать коллапсу объекта, но и сможет отбросить вещество на исходные до коллапса позиции.


Но почему мы этого не видим? Первое "красивое" объяснение

Теоретики объясняют, что процесс коллапса произойдёт очень быстро, а поскольку в этом непростом деле участвуют и массивные объекты, обладающие невероятной гравитацией, и высокая скорость, то эффект замедления времени достигает своего максимума. То есть, авторы теории существования планковских звёзд считают, что мы видим не именно чёрные дыры на месте гибели звёзд, а планковские звёзды, окружённые горизонтом событий. Иными словами, получается, что планковская звезда как бы встроена в видимую нами, сторонними наблюдателями, чёрную дыру - так полностью переосмысливается природа чёрных дыр. И вот несколько "красивых" объяснений того, что планковские звёзды встроены в горизонты событий.

А как же наблюдаемый рост массы и аккреции чёрной дыры? Второе "красивое" объяснение

Однако и на этот вопрос у теоретиков есть ответ: если планковская плотность энергии остаётся стабильной, то благодаря массовым пополнениям постороннего вещества объём такого объекта будет расти.

А как же постепенное таяние чёрных дыр вследствие излучения Хокинга? Третье "красивое" объяснение

Теряя массу, чёрные дыры в конечном счете сталкиваются с расширением планковских звезд в своих ядрах: в какой-то момент вся информация о "съеденной" материи, которую она хранит, будет освобождена обратно во Вселенную - так, кстати, решается информационный парадокс чёрных дыр, заключающийся в том, что если черная дыра поглощает материю, то она внутри неё полностью уничтожается силами невероятной гравитации, ведь материя внутри черной дыры должна превратится в неведомую нам субстанцию, но, с другой стороны, во Вселенной работает закон сохранения энергии, и ничто просто так не исчезает. Поэтому планковские звёзды и в этом деле палочки-выручалочки.

Что насчёт файерволов? Четвёртое "красивое" объяснение

Файерволы чёрных дыр - это гипотетическое явление, при котором наблюдатель при падении в чёрную дыру должен встречать высокоэнергетические кванты у её горизонта событий. Авторы исследования говорят, что звезды Планка могут «производить детектируемый сигнал, квантово-гравитационного происхождения, с длиной волны порядка 10-14 см». Другими словами, может быть способ найти такую звезду, если сузить диапазон поиска, просматривая определенные гамма-лучевые сигнатуры.

Вместо сингулярности в сердце - звезда. Пятое "красивое" объяснение

Роджер Пенроуз, британский физик-теоретик и коллега Стивена Хокинга, сформулировал знаменитый принцип космической цензуры ещё в 1970 году в следующей образной форме: «Природа не терпит голой сингулярности». Он гласит, что сингулярности пространства-времени появляются в таких местах, которые, подобно внутренним областям чёрных дыр, скрыты от наблюдателей горизонтом событий. Получается, что планковская звезда вместо сингулярности очень подходит под этот астрофизический вердикт.

В итоге планковские звёзды - это весьма удобное для физиков-теоретиков объяснение, которое решает множество проблем, касающихся природы чёрных дыр. Если планковские звёзды действительно являются сердцами чёрных дыр, то найти их нам будет крайне сложно, ведь они лежат за горизонтом событий, пределы которого ничто не может покинуть, даже свет. Тут вся надежда только на описанный в четвёртом "красивом" объяснении диапазон поиска. Пока их существование не доказано, ну а мы...будем измышлять новые гипотезы по их поиску и не только!Источник: "Астрономия с Ауриэль"