Физики математически описали превращение «пространственно-временных кристаллов» в чёрные дыры

Физики-теоретики представили инновационный математический аппарат, описывающий феномен критического коллапса — сценарий, при котором искажения метрики пространства-времени спонтанно трансформируются в чёрную дыру. Исследование развивает фундаментальные идеи, впервые представленные в 1993 году канадским учёным Мэтью Чоптуиком.

В своих работах Чоптуик продемонстрировал, что при достижении определённых параметров гравитационный коллапс может порождать высокоупорядоченные, циклически повторяющиеся структуры искривления, по своей геометрии близкие к кристаллическим решёткам. Долгое время этот процесс оставался лишь объектом численного моделирования, не имея строгого аналитического обоснования.

Авторы новой работы заявляют о создании приближенного математического описания, которое позволяет отслеживать поведение этих «пространственно-временных кристаллов» и их эволюционную трансформацию в чёрные дыры. Исследователи подчёркивают, что предложенная модель открывает возможности для систематического изучения и более точного прогнозирования динамики гравитационного сжатия.

Согласно общей теории относительности, гравитация является проявлением кривизны пространства-времени. Хотя этот эффект наиболее заметен в присутствии сверхмассивных тел, локальные возмущения даже от малых масс при определённых условиях способны радикально усиливаться, порождая нелинейные явления.

Учёные проводят параллель между этим процессом и фазовыми переходами в конденсированных средах: подобно тому как молекулы воды при замерзании выстраиваются в строго упорядоченную структуру льда, пространство-время может принимать симметричные конфигурации в критических точках. Такие состояния являются метастабильными: система балансирует между распадом и окончательным переходом в чёрную дыру.

По мнению авторов, подобные режимы коллапса могли быть характерны для ранних этапов эволюции Вселенной, потенциально обуславливая появление первичных чёрных дыр. Новая модель позволяет упростить описание многомерной динамики системы, сводя сложные процессы к функции времени, доступной для аналитического анализа.

Несмотря на то, что работа носит фундаментальный теоретический характер, исследователи уверены, что данный формализм станет важным инструментом для описания гравитационных явлений, которые остаются недоступными для прямого наблюдения или точного расчёта существующими методами.

Источник: iXBT