Астрономы опровергли знаменитую гипотезу Керра, касающуюся вращающихся черных дыр.

Черная дыра — это результат либо «схлопывания» массивного звездного ядра (черная дыра звездной массы), либо слияния тяжелых объектов (пары нейтронных звезд) и последующего поглощения огромного количества материи, включая другие черные дыры (сверхмассивные черные дыры в центрах галактик).

Что происходит с этой массой внутри черной дыры и как меняется само пространство-время: астрофизики активно пытаются это вычислить и понять с математической точки зрения. Основой для многих ученых служит Альберт Эйнштейн, который в своей Общей теории относительности объяснил, как Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца, а вся Солнечная система — вокруг черной дыры в центре нашей галактики (при этом следует уточнить, что вращение происходит вокруг общего центра притяжения, центра масс).

Согласно Эйнштейну, любое вещество с массой искривляет ткань пространства-времени. Когда оно сосредоточено в одном месте, образуется «воронка», в которую всё затягивается, как в водоворот. Исходя из этого, астрофизики пытаются продолжить рисовать картину внутри так называемого горизонта событий — условной «поверхности» черной дыры.

В 1963 году новозеландский математик Рой Керр представил свою версию. Он рассчитал физику вращающейся черной дыры, что хорошо соответствует тому, что наблюдается в космосе: большинство звезд вращаются вокруг своей оси, и, следовательно, их коллапсирующие ядра должны вести себя аналогично. В галактиках, как известно, также все вращается. Кстати, недавно астрофизики подсчитали, что наша центральная галактическая черная дыра Стрелец А* вращается практически на пределе своих физических возможностей.

Но что происходит внутри? В черной дыре Керра горизонт событий — это не единственный, не последний горизонт. Это просто линия невозврата. Из этого региона уже ничто не может вырваться, но пространство-время там все еще существует до определенного предела. Есть даже предположения, что человек мог бы выжить после пересечения горизонта событий Стрельца А*: по одной гипотезе, его бы разорвало не сразу, а по другой, он мог бы остаться целым.

Предполагается, что существует второй, внутренний горизонт черной дыры — так называемый горизонт Коши (термин был введен Пенроузом и Хокингом в 1966 году). В его пределах находится сингулярность. По мнению ученых, для удаленных наблюдателей он выглядел бы как диск, лежащий в плоскости экватора черной дыры. Считается, что там пространство-время перестает существовать, по крайней мере, в том виде, в каком мы его понимаем. Однако в 2018 году математики Михалис Дафермос и Джонатан Люк заявили, что оно там существует, но «недостаточно гладко», чтобы в нем работали уравнения Эйнштейна.

Теперь новое исследование астрофизиков из Дании, Чехии, Италии и Новой Зеландии, похоже, ставит под сомнение всю концепцию Керра. Как объяснили они в своей статье для Physical Review Letters, внутренний горизонт черной дыры не может бесконечно накапливать энергию: в какой-то момент должен достигаться некий предел, после которого черная дыра уже не может оставаться стабильной. По словам ученых, это означает, что «поедающие» вещество черные дыры не могут существовать очень долго. А это противоречит наблюдениям.

Например, в Кембриджском университете установили, что черная дыра в центре галактики М87 (та самая «впервые сфотографированная», хотя на самом деле была сфотографирована не она, а лишь ее «тень») — почти ровесница самой Вселенной: ей больше 13 миллиардов лет. «Сфотографировать» ее удалось только благодаря тому, что вокруг нее светится «поедаемое» ею вещество — так называемый аккреционный диск. По подсчетам, каждые десять лет в нее падает масса целого Солнца. За все время своего существования она смогла накопить массу более шести миллиардов Солнц.