Странное кристаллоподобное состояние пространства-времени может преобразоваться в микроскопическую чёрную дыру, и физики наконец-то нашли способ математически описать этот процесс.
Физика допускает наличие чёрных дыр гораздо меньших, чем те гигантские объекты, которые обычно находятся в центрах галактик или возникают при коллапсе массивных звёзд. При подходящих условиях микроскопические чёрные дыры также могут образовываться, когда пространство-время входит в необычное критическое состояние и организуется в повторяющуюся, кристаллоподобную структуру.
Микроскопические чёрные дыры и критический коллапс
Наиболее знакомые чёрные дыры связаны с мощными космическими событиями, включая гибель массивных звёзд. Теоретически, однако, строгого нижнего предела по размеру не существует. Чрезвычайно маленькие чёрные дыры могут возникать из специальных критических состояний, в которых даже крошечное добавление энергии может определить, рассеется ли система или произойдёт коллапс.
Подобные условия могли существовать в ранней вселенной, вскоре после Большого взрыва, когда материя и энергия были упакованы в крайне хаотичную среду. Такие обстоятельства потенциально могли породить первичные чёрные дыры.
Как крошечное изменение может вызвать коллапс
Компьютерные симуляции уже показывали, что эти необычные критические структуры должны быть возможны. Задача заключалась в том, чтобы найти математическое описание, которое могло бы воспроизвести то, что демонстрировали симуляции. Исследователи из Франкфуртского университета имени Гёте и Технического университета Вены сделали это теперь с помощью формулы, которую можно развернуть аналитически, используя то, что учёные описывают по сути как бумагу и карандаш.
«Иногда крошечная, кажущаяся несущественной причина способна вызвать огромное и драматическое изменение», — говорит профессор Даниэль Грумиллер из Технического университета Вены.