Черные дыры выглядят совсем не так, как представлялось

Независимо от количества доказательств в пользу существования черных дыр, они остаются в пределах теоретической физики. Из-за своих свойств — структуры, отсутствия излучаемого света, места нахождения и принципа работы — черные дыры остаются в тени. Но далеко не все ученые, в том числе и Стивен Хокинг, считают, что традиционные черные дыры обязательно должны остаться в рамках современной физики (впрочем, иметь идеальные математические решения они могут) — некоторые идут дальше и заявляют, что нам стоит заменить их одной из множества альтернатив.

Черная дыра

Некоторые альтернативы включают гравастары, гибридные червоточины и кварковые звезды. В прошлом году два астрофизика — Карло Ровелли (Университет Тулон, Франция) и Франческа Видотто (Университет Рэдбаунд в Нидерландах) — представили еще одну: теоретический объект под названием планковская звезда (звезда Планка). Она не заменяет стандартизованную модель черных дыр как таковую, она ее переосмысливает.

Черная дыра обыкновенно имеет две основные составляющие: горизонт событий и саму сингулярность. Горизонт событий довольно прост: это точка, преодолевая которую, ничто не может покинуть черную дыру. Сингулярность (сердце черной дыры), с другой стороны, понять намного сложнее.

Кривизна пространства-времени в этой бесконечно плотной точке становится бесконечной. В результате мы не можем логически осмыслить, что происходит внутри сингулярности. Даже хуже: то, к чему мы приходим, нарушает сразу несколько универсальных правил или законов.

Самая большая проблема связана с манерой обработки информации черной дырой — информации, которая описывает квантовые свойства всего, что поглотила черная дыра. Физики говорят, что информация не может — не должна — быть уничтожена, но кажется, что именно это происходит, когда ее засасывает неизбежная сингулярность. Эта загадка, которая называется информационным парадоксом черной дыры, чрезвычайно важна, но к ней мы еще вернемся.

Что такое планковская звезда?

Черные дыры

Отскок начнется, как только материя сожмется до планковских масштабов; по крайней мере так говорит теория. Ученые считают, что если мы пересмотрим последствия возможного большого сжатия, мы в теории можем пересмотреть и поведение черных дыр.

Что, если вместо ядра сверхновой, коллапсирующего до бесконечно плотной точки (сингулярности) — согласно нашему предположению о том, так образуются черные дыры звездной массы, — этот коллапс приостанавливается «квантовым давлением», которое похоже на то, что «мешает электрону упасть на ядро атома».

Эта идея сама по себе не так уж и абсурдна. В конце концов, особое давление — вырождение нейтронов — может остановить коллапс звезды на определенном пороге массы (оставив позади нейтронные звезды или пульсары), в то время как вырождение электронов выполняет ту же задачу для звезд весом с наше Солнце.

В дополнение к этому, квантовый эффект, предотвращающий коллапс материи до бесконечной плотности, как считают ученые, в больших масштабах будет означать, что отскок «не происходит, когда вселенная достигает планковских размеров, как ожидалось ранее; он происходит, когда энергетическая плотность материи достигает планковской плотности. Вселенная «отскакивает», когда энергетическая плотность материи достигает планковских масштабов, наименьших возможных размеров в физике».

«Другими словами, квантовая гравитация может стать актуальной, когда объем Вселенной будет на 75 порядков больше объема Планка», — пишут авторы работы, опубликованной в блоке arXiv.

Кто заслужил славу за фото чёрной дыры? Реддитор нашёл пруф, что это не Кэти Боумен, но вышел фейл

Пользователи соцсетей решили, что Кэти Боумен — девушка, которой приписывают наибольший вклад в создание фото чёрной дыры, на самом деле вовсе не должна получать всю славу. Ведь парень с Reddit нашёл другого молодого человека, который якобы написал куда больше кода для главного алгоритма проекта, нежели Кэти — Эндрю Чейла. Многие пользователи поверили ему и решили, что Боумен стала звездой СМИ лишь потому, что она женщина. Очень зря, ведь слова реддитора опроверг и сам Чейл.

10 апреля мир увидел первое фото чёрной дыры, которое удалось получить участникам проекта Event Horizon Telescope («Телескоп горизонта событий»). В нём участвовали 200 учёных, но лицом EHT и главной героиней соцсетей стала 29-летняя выпускница Массачусетского Технологического Института, специалист по компьютерным наукам, доктор Кэтрин (Кэти) Боумен. Ведь Кэти внесла большой вклад в создание алгоритма, благодаря которому информация с восьми телескопов в разных частях света превратилась в одно фото, пишет The Guardian.

Сама девушка после презентации итогов работы сообщила в фейсбуке, что снимок чёрной дыры удалось получить благодаря командной работе учёных со всего света и множеству инструментов и подходов, а вовсе не одному человеку и его алгоритму. Однако пользователям это не помешало сделать доктора Кэти героиней дня.

Ben Halpern

Оригинал

Oops Whoops ‏

Оригинал

Это Андрю Чейл. Он написал 850 000 из 900 000 строчек кода, присутствующих в алгоритме, создавшем историческое фото чёрной дыры!

C чего RollingDownTheOcean решил, что именно Эндрю принадлежит заслуга за создание алгоритма? Он нашёл на портале GitHub, где программисты делятся своими разработками, проект под названием eht-imaging, опубликованный Эндрю Чейлом. Реддитор подумал, что именно этот код и есть главный алгоритм, благодаря которому мир получил первое фото чёрный дыры.

Дальше — больше. RollingDownTheOcean нашёл на GitHub информацию, что в коде eht-imaging порядка 900 тысяч строчек. Также портал показывает, сколько строчек кода внёс в проект тот или иной пользователь. И реддитор увидел, что Эндрю Чейл (на «Гитхабе» зарегистрирован как achael) внёс целых 850 тысяч строк кода, в то время как Кэти Боумен (klbouman) — чуть больше 2400.

Многие пользователи поверили парню и принялись распространять пост в соцсетях, сетуя, что все лавры славы достались Кэти, а не Эндрю.

Sam S

Оригинал Эндрю Чейл создал алгоритм, не Кэти. Но это не подходит под нынешнюю повестку о правах женщин и не получит кликов, верно?Оригинал

Stephen ‏

Оригинал Простите, феминистки: оказывается, что женщина, которая «создала алгоритм», чтобы получить фото чёрной дыры, не так уж много сделала. …> Учёный Эндрю Чейл написал 850,000 из 900,000 строк кода.Оригинал

Frank Hemle ‏

Оригинал Эндрю Чейл сделал 90% работы. Где его слава?Оригинал
Пост реддитора добрался и до русскоязычных пользователей — например, засветился на «Пикабу» и во многих пабликах «ВКонтакте».

Однако стоит отметить, что многие сотрудники IT-сферы и на Reddit, и на «Пикабу» тут же сообщили, что, во-первых, количество строчек в коде не определяет вклад в проект. Во-вторых, «Гитхаб» нередко ошибается при подсчёте кода, принимая за него текстовые входные данные. Так случилось и с проектом eht-imaging — на самом же деле, как выяснили внимательные пользователи, он состоит из 22 тысяч строк.

Слова реддиторов и пикабушников подтвердил в твиттере и сам Эндрю Чейл. Парень подробно расписал, почему реддитор RollingDownTheOcean ошибся. Исходя из твитов учёного, в проекте использовались три библиотеки, и та самая, на «Гитхабе», на которую обратил внимание реддитор — лишь одна из них.

Итак, видимо, некоторые люди (я очень надеюсь, что их немного) используют тот факт, что я являюсь основным разработчиком библиотеки eht-imaging, чтобы устроить мерзкое и сексистское преследование моей коллеги и друга Кэти Боумен. Хватит. В наших разработках использовались три независимые библиотеки (включая одну, разработанную моим другом @sparse_k (Кадзу Акияма — прим. Medialeaks). В то время как я написал большинство кода для одной из этих библиотек, Кэти внесла огромный вклад в создание софта. Без её вклада и работы многих других, кто писал код, удалял баги, и выяснял, как использовать код, чтобы бросить вызов информации EHT, ничего бы не получилось. Вместе с несколькими другими [учёными], Кэти также разработала фреймворк который объединил три библиотеки в один алгоритм, — написал Эндрю Чейл.

Парень подтвердил — он вовсе не написал 850 тысяч строк кода, большинство из них, которые посчитал GitHub, были текстовыми входными данными. Всего же в готовом проекте порядка 68 тысяч строк кода, однако Эндрю всё равно, сколько из них создал он.

Учёный поблагодарил пользователей, которые искренне оценили его вклад в EHT, но призвал прекратить нападки на Кэти.

Я ценю поздравления с результатом, над которым я тяжело работал годами. Но если вы поздравляете меня, потому что это сексистская месть Кэти, пожалуйста, уходите и поменяйте свои жизненные приоритеты. А если вы не из этих людей, оставайтесь — я надеюсь, что скоро буду [более активно] твитить про чёрные дыры и другие темы, которыми страстно интересуюсь. Это включает космос, то, каково это — быть геем-астрономом, Урсулу Ле Гуин, архитектуру, мюзиклы. Спасибо, что подписались на меня, и дайте знать, если у вас есть любые вопросы об EHT!

Фото чёрной дыры не только привлекло внимание недоверчивых реддиторов, но и вдохновило художников на творчество. Пикчеры превратили кадр коллапсара в аниме-девочку, которую зовут Чёрная дыра-тян. И эта милашка обожает поедать небесные тела и тусить с другим известным персонажем — Землёй-тян.

Чтобы не пропускать новости о науке, трендах из соцсетях, артах и многом другом, подписывайтесь на наш телеграм-канал. И ежедневная порция добрых, занимательных, смешных и грустных историй будет вам обеспечена.

В поисках звезды Планка

Черные дыры

Прежде чем свет преодолевает горизонт событий, он начинает ощущать замедление времени. Мы не можем быть уверены в этом — мы ведь даже не знаем, что происходит внутри черных дыр — но некоторые из лучших умов мира предполагают, что там время почти полностью останавливается. Но снаружи этого не заметить.

Если это сложно понять, и если вы видели фильм «Интерстеллар», вспомните эпизод с водным миром. (Осторожно, спойлеры). Из-за близости к Гаргантюа — черной дыре, червоточине, через которую прошла команда — час для людей на поверхности планеты равнялся десяткам лет в других местах. Из-за этого, и несмотря на то, что первый человек высадился на эту планету за десять лет до этого, вполне возможно, что женщина-астронавт пробыла там всего пару часов, пока не прибыла вторая группа. Ее маяк был активен, но передачи поступать перестали.

Даже так: любая планковская звезда может жить лишь мгновение перед «отскоком»: примерный «отрезок времени, который нужен свету, чтобы ее преодолеть». Но для внешнего наблюдателя она будет жить миллионы или даже миллиарды лет… продолжая существовать наряду с самой черной дырой.

Новости

Существует особый тип металлов, которые проявляют другие свойства по сравнению с обычными металлами. Они получаются, когда высокотемпературные сверхпроводники нагревают выше температуры сверхпроводящего перехода или когда сверхпроводимость подавляется путём применения магнитного поля. Такие металлы характеризуются планковской диссипацией и называются планковскими металлами. Короткое время жизни электронов, наблюдаемое в планковских металлах, говорит о том, что отдельные электроны больше не могут рассматриваться как чётко определённые объекты, что делает их математическое описание более сложным. Исследователи Гарвардского университета разработали математически точное квантово-механическое описание этих странных металлов. Ключевым предположением, лежащим в основе их работы, было то, что взаимодействия между электронами не сохраняют импульс, и что это происходит в системе с беспорядочным расположением частиц и молекул.

В своём исследовании гарвардские учёные отдельно рассмотрели взаимодействия между электронами, которые сохраняют энергию, и электронами, которые этого не делают. В дополнение к предоставлению математически точной и разрешимой модели для диссипации Планка, теория выделяет уникальную сигнатуру в спектральной функции электрона, которая представляет собой математическую величину, измеряющую число одноэлектронных квантовых состояний. Иными словам, скорость электронов, ответственных за перенос тока, значительно замедляется до величины, пропорциональной температуре системы. Ещё один аспект новой теории, заключается в том, что представленные в ней квантово-механические волновые функции тесно связаны с функциями модели Сачдева-Йе-Китаева (SYK). Эта модель позволяет представить полноразмерную систему (например, временно-пространственное измерение чёрной дыры) в малоразмерной (временно-пространственном измерении электронов). Воссозданная модель может повторять свойства чёрной дыры (распространение квантового хаоса). Это подразумевает, что между чёрными дырами и планковскими металлами существуют глубокие физические связи. Исследователи надеются, что их работа в итоге ответит на некоторые фундаментальные вопросы, связанные с квантовыми теориями чёрных дыр, включая информационный парадокс Хокинга.

Фото: Patel & Sachdev

Проблемой меньше

К этому моменту вы начинаете понимать, что именно видят физики в этой сугубо теоретической модели. В конечном счете она возвращается обратно к парадоксу черных дыр и информации. По мнению ученых, если мы заменяем сингулярность планковской звездой, этот парадокс перестает быть проблемой.

Они утверждают, что через время X черные дыры, которые медленно теряют массу в течение своей жизни вследствие постепенного выброса излучения Хокинга, в конечном счете сталкиваются с расширением планковских звезд в своих ядрах: в какой-то момент вся информация, которую она хранит, будет освобождена.

Что еще? Ученые говорят, что звезды Планка могут «производить детектируемый сигнал, квантово-гравитационного происхождения, с длиной волны порядка 10-14 см». Другими словами, может быть способ найти одну такую или хотя бы сузить диапазон поиска, просматривая определенные гамма-лучевые сигнатуры. Возможно, мы уже обнаружили такую сигнатуру, просто не знаем об этом.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: