黑洞奇点违背物理学，新的研究可能最终会消除它们

顺其自然362

新的研究表明，黑洞是一种奇怪的宇宙物体，可能并不像看上去的那样。（图片来源：美国航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院）

据美国太空网（安德烈·费尔德曼）：黑洞是宇宙中最神秘的物体之一，能够使周围的空间结构剧烈变形，甚至连光都无法逃脱它们的引力控制。但事实证明，科学家们对这些神秘物体的大部分了解可能是错误的。

根据4月发表在《物理评论D》杂志上的一项新研究，黑洞实际上可能是完全不同的天体，被称为引力星。

研究合著者、波兰格但斯克大学物理学教授Jo?o Luís Rosa在一封电子邮件中告诉《实时科学》：“Gravastar是（2001年）作为黑洞的替代品引入的假想天体。”。“它们可以被解释为由真空能量或暗能量组成的恒星：推动宇宙加速膨胀的能量类型相同。”

用gravastars解决黑洞悖论

德国物理学家和天文学家卡尔·史瓦西于1915年根据阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的计算首次预测了黑洞。

多年来，天文观测似乎证实了类似黑洞的物体的存在。然而，史瓦西对这些空间物体的描述有一些不足之处。

特别是，黑洞的中心被预测为一个密度无限高的点，称为奇点，黑洞的所有质量都集中在这里，但基础物理学告诉我们，无穷大是不存在的，它们在任何理论中的出现都标志着它的不准确或不完整。

罗莎说：“这些问题表明，黑洞模型中存在错误或不完整的地方，有必要开发替代模型。”。“gravastar是提出的许多替代模型之一。gravastar的主要优点是它们没有奇点。”



暗能量是一种奇怪的现象，被认为是宇宙加速膨胀的原因。但它是否也会像gravatar理论所暗示的那样，将黑洞连接在一起？（图片来源：美国国家航空航天局/欧空局/哈勃；致谢：朱迪·施密特（哥斯拉））

像普通黑洞一样，巨星应该出现在大质量恒星进化的最后阶段，当它们内部物质的热核燃烧过程中释放的能量不再足以克服重力，恒星坍塌成密度更大的物体时。但与黑洞不同的是，Gravastar预计不会有任何奇点，而是被认为是物质的薄球体，其稳定性由其内部的暗能量维持。

为了找出Gravastar是否是奇异黑洞的可行替代品，Rosa和他的同事研究了粒子和辐射与这些假设物体的相互作用。

利用爱因斯坦的理论，作者们研究了如果超大质量黑洞实际上是巨星，那么围绕这些黑洞的巨大热物质质量将如何出现。他们还仔细研究了“热点”的性质——以接近光速围绕黑洞运行的巨大气泡。

他们的发现揭示了Gravastar和黑洞的物质发射之间惊人的相似性，这表明Gravastar与科学家对宇宙的实验观测并不矛盾。此外，研究小组发现，gravastar本身应该看起来几乎像一个单一的黑洞，产生可见的阴影。

罗莎说：“这种阴影不是由光被困在视界中引起的，而是由一种稍有不同的现象引起的，这种现象被称为‘引力红移’，导致光在穿过具有强大引力场的区域时失去能量。”。“事实上，当这些替代物体附近区域发出的光到达我们的望远镜时，它的大部分能量会被引力场损失，导致这种阴影的出现。”

Schwarzschild的黑洞模型和gravastars之间惊人的相似之处突出了后者作为一种现实的替代方案的潜力，不受奇点的理论陷阱的影响。

然而，这一理论需要实验和观测的支持，研究作者认为这些实验和观测可能很快就会实施。虽然巨星和奇异黑洞在许多方面可能表现相似，但发射光的细微差异可能会使它们区别开来。

罗莎说：“为了通过实验测试我们的结果，我们期待着引力物理学的下一代观测实验。”她指的是智利超大望远镜中增加的黑洞狩猎事件视界望远镜和GRAVITY+仪器。“这两个实验旨在密切观察星系中心附近发生的事情，特别是我们自己的银河系。”