Пятимерные чёрные дыры могут разрушить общую теорию относительности
Симуляция на суперкомпьютере COSMOS, проведённая теоретическими физиками из Кембриджа и Лондонского университета королевы Марии, показала, что чёрные дыры, формирующиеся во Вселенной, имеющей более четырёх измерений, должны распадаться на голые сингулярности. Правда, этому свойству будут подвержены только чёрные дыры особой формы.
Голая сингулярность — это точка бесконечной плотности, вблизи которой общая теория относительности становится несостоятельной, то есть, теряет предсказательную способность.
Английский физик Роджер Пенроуз сформулировал «принцип космической цензуры», гласящий, что «природа питает отвращение к голой сингулярности». Впоследствии физики высказывали и другие гипотезы: Стивен Хокинг уточнил, что сингулярности, если они могут существовать, непременно должны быть скрыты от наблюдателя — например, горизонтом чёрной дыры. Этот принцип был назван «слабой формой космической цензуры».
В нашем четырехмерном пространстве-времени чёрные дыры обладают сферической формой (а также, возможно, могут формироваться объекты в виде кольца с нулевой толщиной, но ненулевым радиусом, под названием «кольцеобразная сингулярность» или «сингулярность Керра»).
Поскольку в ОТО не делается никаких утверждений по поводу количества существующих измерений, физики периодически подвергают теорию проверкам в пространствах с большим количеством измерений, чтобы, например, проверить существование в них космической цензуры. В 2002 году физики Эмпаран и Реалл рассчитали, что в пространстве с более чем четырьмя измерениями могут существовать и несферические чёрные дыры — например, чёрные кольца.
Исследованием поведения таких колец и занимались британские теорфизики. Симуляция на суперкомпьютере показала, что эти кольца нестабильны. Чаще всего они коллапсируют в обыкновенную сферическую чёрную дыру, но очень тонкие кольца могут превращаться в подобие бус, где утолщения разделяются всё более и более тонкими струнами. Вся эта конструкция в конце концов распадается и приводит к образованию голых сингулярностей.
«Пока сингулярность прячется за горизонтом событий, она никому не мешает и ОТО держится. Принцип космической цензуры говорит о том, что это происходит всегда,- поясняет соавтор работы [Markus Kunesch], студент из Кембриджа. — Пока принцип верен, мы успешно предсказываем будущее вблизи чёрных дыр. Ведь физика, по сути, пытается предсказывать будущее на основании имеющихся знаний о текущем состоянии Вселенной».
«Существование голых сингулярностей ломает всю ОТО,- поясняет соавтор работы, Саран Таньясаванэкул [Saran Tunyasuvunakool], другой студент. — А если ОТО ломается, всё встаёт с ног на голову, поскольку у неё пропадает предсказательная способность. И тогда её уже нельзя использовать как самостоятельную теорию, объясняющую Вселенную».
Суперкомпьютер COSMOS находится в Кембридже, и имеет вычислительную мощность в 38.6 TFLOPS, и основан на системах SGI UV2000 с 1856 ядрами Intel Xeon E5–2600, 14.8 TB RAM и 31-м сопроцессором Intel® Xeon PhiTM.
