Физики предложили математическое описание «пространственно-временных кристаллов», которые могут коллапсировать в чёрные дыры
Теоретические физики предложили новый математический подход к описанию критического коллапса — процесса, при котором искривления пространства-времени могут спонтанно переходить в состояние чёрной дыры. Работа развивает идеи, впервые численно продемонстрированные в 1993 году канадским физиком-теоретиком Мэтью Чоптуиком (Matthew W. Choptuik).
Тогда Чоптуик показал, что при определённых условиях гравитационный коллапс может приводить к возникновению упорядоченных, повторяющихся структур искривления пространства-времени, напоминающих кристаллические паттерны. Однако строгого аналитического описания этого процесса в рамках формул до сих пор не существовало.
Новая работа утверждает, что авторам удалось вывести приближенное математическое выражение, позволяющее описывать поведение таких «пространственно-временных кристаллов» и их эволюцию в сторону образования чёрных дыр. По словам исследователей, модель допускает систематическое уточнение и может использоваться как инструмент для более точного анализа гравитационного коллапса.
Пример гравитационного линзирования, формирующего кольцо Эйнштейна вокруг скопления галактик SDSS J1038+4849. Источник: NASA / ESAСогласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация рассматривается как искривление пространства-времени. Хотя этот эффект наиболее заметен вблизи массивных объектов, даже малые массы создают локальные деформации, которые при определённых условиях могут усиливаться и приводить к нелинейным эффектам.
Авторы работы сравнивают этот процесс с фазовыми переходами в физике конденсированного состояния: как вода при 0°C упорядочивается в кристаллическую структуру льда, так и пространство-время, согласно их модели, может переходить в упорядоченные конфигурации при критических условиях. Эти состояния рассматриваются как промежуточные и нестабильные: система может либо распасться, либо перейти к формированию чёрной дыры.
Учёные также отмечают, что подобные режимы критического коллапса потенциально могли возникать в ранней Вселенной и быть связаны с образованием первичных чёрных дыр. В рамках новой модели исследователи рассматривают многомерные описания динамики, сводя сложное поведение системы к функции времени с возможностью аналитического контроля.
Несмотря на теоретический характер работы, авторы считают, что предложенный формализм может стать шагом к более точному описанию гравитационных процессов, которые пока что не удаётся напрямую наблюдать или строго вычислять в рамках существующих методов.
© iXBT
