Нейтронная звезда может попасть внутрь чёрной дыры без гравитационного коллапса

Согласно стандартным канонам релятивистской физики, вещество, преодолевшее горизонт событий чёрной дыры, неизбежно коллапсирует в сингулярность — точку с бесконечной плотностью и кривизной пространства-времени, где известные законы перестают работать. Однако исследователи Чэнь Тан (Chen Tan) и Юн-Цян Ван (Yong-Qiang Wang) из Ланьчжоуского университета предложили принципиально иной сценарий: размещение в недрах чёрной дыры стабильной нейтронной звезды вместо сингулярности.

В своей работе учёные смоделировали поведение нейтронной звезды, погружённой в нетипичное гало тёмной материи. Речь идёт о теоретической концепции с анизотропным (зависящим от направления) давлением и специфическим профилем распределения плотности. Предшествующие исследования показали, что подобная среда способна генерировать горизонт событий, избегая при этом формирования сингулярности в центре.

Тан и Ван решили выяснить, как изменится система при внедрении в такое гало компактного звёздного тела. Расчёты опирались на модифицированные уравнения общей теории относительности, описывающие гидростатическое равновесие сверхплотных объектов. Анализ проводился с привлечением двух реалистичных уравнений состояния ядерной материи, связывающих её плотность с давлением.

Выяснилось, что поведение системы напрямую определяется концентрацией тёмной материи. В разреженном гало горизонт событий не возникает: нейтронная звезда сохраняется в окружающем облаке, претерпевая лишь небольшую деформацию. При чрезмерной плотности нарушается гидростатическое равновесие, что делает устойчивое состояние невозможным. Однако в промежуточном диапазоне значений формируется уникальная пространственная конфигурация.

В этом режиме обратная компонента радиальной метрики меняет знак за пределами звёздной поверхности, что знаменует рождение сферического горизонта событий во внешней оболочке. В одном из тестовых сценариев радиус нейтронной звезды составил 8,5 км, тогда как горизонт событий образовался на дистанции 10–12 км от центра. Звезда избегает коллапса, сохраняя упорядоченную структуру внутри горизонта без перехода в сингулярность. Авторы охарактеризовали полученную структуру как «нейтронную звезду внутри чёрной дыры».

Формирование горизонта событий в данной модели обеспечивается объединённым гравитационным действием обоих компонентов, причём вклад тёмной материи и звёздного вещества в общую массу оказывается соизмеримым. Поскольку решение охватывает достаточно широкую область параметров, авторы рассматривают его как фундаментальный математический результат, а не случайный вычислительный артефакт.

Тем не менее говорить о существовании подобных объектов в наблюдаемой Вселенной преждевременно. Необходимая плотность тёмной материи многократно превосходит значения, допускаемые современными астрофизическими моделями, оставляя работу в области теоретических изысканий. Кроме того, пока неясно, обладает ли гибридный объект наблюдательными сигнатурами, позволяющими отличить его от стандартной чёрной дыры, а стабильность модели по отношению к радиальным возмущениям ещё требует детальной проверки.

Источник: iXBT