尽管黑洞已被物理学家广泛接受,但它们仍引发深刻的问题。相当于数十亿个太阳质量的物质如何能被挤压进一个无限小的点?时空如何在奇点处变得无限弯曲?
在这个极端极限处,已知的物理定律不再提供可靠的答案。科学家无法准确描述在此类条件下会发生什么。黑洞还带来了另一个挑战,因为它们将事件视界彼端的一切都隐藏了起来。任何越过这一边界的物质、辐射或信息,包括光本身,都无法再被观测到。
引力星与暗能量的作用
由于这些未解决的问题,一些研究人员探索了一种可能性,即至少有一些被认定为黑洞的天体实际上完全是别的东西。提出的一种替代方案是一种被称为引力星的超致密天体。
引力星的密度和质量几乎与黑洞相当,由于其巨大的引力拉力,使得它们极难被探测到。然而,与黑洞不同的是,它们不包含奇点或事件视界。相反,在普通物质构成的外层之下,它们充满了暗能量。这种神秘的能量形式产生向外的压力,抵消引力并防止完全坍缩。
对许多物理学家来说,引力星提供了一个有吸引力的替代方案,因为它们避免了与黑洞相关的一些概念性问题。然而几十年来,一个主要问题一直未被解答:引力星究竟是如何形成的?
新解决方案表明形成了微型宇宙
理论物理学家丹尼尔·詹波尔斯基和卢西亚诺·雷佐拉教授现在提出了他们所描述的阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论方程的第一个动态解,解释了坍缩的恒星如何产生引力星。
根据他们的研究,大质量恒星的坍缩可能会在坍缩物质内部引发一个微型宇宙的诞生。这个新形成的宇宙与产生我们自身宇宙的大爆炸不会有太大区别。就像在我们的宇宙中一样,暗能量将推动其膨胀。
随着微型宇宙的膨胀,它向外推挤以对抗向内的引力拉力。这种对抗力可以在黑洞形成之前阻止坍缩。结果是在坍缩的恒星物质与膨胀的内部宇宙之间形成了一种稳定的平衡。这种平衡造就了引力星。
研究人员表示,他们的解决方案为科学家们争论了大约25年的一个问题提供了首个解释:引力星如何从普通物质的坍缩中诞生。
新物理学的空间
丹尼尔·詹波尔斯基在卢西亚诺·雷佐拉指导下攻读硕士学位期间提出了这一解决方案,他解释道:“新生宇宙的大爆炸可以在恒星已经坍缩到几乎成为黑洞的那一刻展开。”
被压缩到如此惊人密度的物质的行为仍知之甚少,这为新的物理现象留下了可能性。正如詹波尔斯基所指出的:“更容易想象的是,大爆炸仅发生在很晚的阶段,此时物质已被压缩到极端程度,从而产生了新的效应。”
歌德大学理论天体物理学教授雷佐拉强调,探索替代方案并不意味着否定黑洞。“寻找黑洞的替代方案不应暗示对黑洞的怀疑,它们仍然代表了引力坍缩命运最自然、最简单的解决方案。然而,作为广义上的科学家,特别是作为理论物理学家,对我们未知的事物保持客观的态度至关重要,因此既要探索公认的智慧,也要探索更奇特的解释。历史教导我们,后者变成前者并非罕见。”