Просмотр кода страницы Голая сингулярность

[[Файл:Blackhole.png|right|300px]]
'''Голая сингулярность''' ({{lang-en|Naked singularity}}) — [[Гипотеза|гипотетическое]] понятие [[Общая теория относительности|общей теории относительности]] (ОТО), обозначающее [[Гравитационная сингулярность|гравитационную сингулярность]] без [[Горизонт событий|горизонта событий]].
В классической [[Чёрная дыра|чёрной дыре]] в сингулярности [[Гравитация|сила гравитации]] настолько велика, что [[свет]] не может покинуть горизонт событий и, таким образом, объекты внутри горизонта событий, включая саму чёрную дыру, не могут наблюдаться непосредственно. Голая сингулярность, в случае её существования, наоборот, может наблюдаться извне.
 
Теоретическое доказательство существования голых сингулярностей имеет большое значение, поскольку оно означает, что в принципе возможно наблюдение сжатия объекта до [[Бесконечность|бесконечной]] [[Плотность|плотности]]. Это способствовало бы также разрешению основополагающих проблем ОТО, поскольку ОТО не может делать прогнозы о будущей [[Эволюция|эволюции]] [[Пространство-время|пространства-времени]] вблизи сингулярности. В случае «обычных» чёрных дыр, это не является проблемой, так как внешний наблюдатель не может наблюдать пространство-время ''внутри''<!-- неточный термин --> горизонта событий.

Некоторые исследования (2005) показывают, что если верна теория [[Петлевая квантовая гравитация|петлевой квантовой гравитации]], то голые сингулярности могут существовать в природе<ref>M. Bojowald, [http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2008-4/ ''Living Rev. Rel.'' 8, (2005), 11] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20151221011231/http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2008-4/ |date=2015-12-21 }}</ref><ref>R. Goswami & P. Joshi, [https://arxiv.org/abs/gr-qc/0608136 ''Phys. Rev. D'', (2008)] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/gr-qc/0608136 |date=20200801055627 }}</ref><ref>R. Goswami, P. Joshi, & P. Singh, [https://arxiv.org/abs/gr-qc/0506129 ''Phys. Rev. Letters'', (2006), 96] {{Wayback|url=https://arxiv.org/abs/gr-qc/0506129 |date=20200801060507 }}</ref>при допущении, что [[принцип космической цензуры]] не выполняется. Численные расчёты<ref>D. Eardley & L. Smarr, [http://prola.aps.org/abstract/PRD/v19/i8/p2239_1 ''Phys. Rev. D.'', (1979), 19] {{Wayback|url=http://prola.aps.org/abstract/PRD/v19/i8/p2239_1 |date=20200607084607 }}</ref> и некоторые другие аргументы<ref>A. Krolak, [http://ptp.ipap.jp/link?PTPS/136/45/ ''Prog. Theor. Phys. Supp.'', (1999) 136, 45] {{Wayback|url=http://ptp.ipap.jp/link?PTPS%2F136%2F45%2F |date=20111002095712 }}</ref> также указывают на такую возможность.

К настоящему времени голые сингулярности не обнаружены.

== Гипотеза возникновения ==
В концепции [[Вращающаяся чёрная дыра|вращающихся чёрных дыр]] показано, что быстро вращающаяся сингулярность может стать [[Кольцеобразная сингулярность|кольцеобразным объектом]]. Это приводит к появлению двух горизонтов событий, а также [[Эргосфера|эргосферы]], которые сближаются по мере того, как [[спин]] сингулярности возрастает. При слиянии внешнего и внутреннего горизонтов событий, они сжимаются к вращающейся сингулярности и в конце концов отгораживают остальную Вселенную.

Достаточно быстро вращающаяся сингулярность может возникнуть в результате коллапса пыли или [[Сверхновая звезда|сверхновой звезды]].

Голая сингулярность является примером [[Математическая модель|математической]] сложности (сжатие до [[Бесконечность|бесконечной]] плотности), который демонстрирует более глубокую проблему в понимании этого физического процесса. Приемлемое решение данной проблемы должна помочь найти пока ещё не разработанная функциональная теория [[Квантовая гравитация|квантовой гравитации]].

== Метрики ==
Исчезновение горизонта событий существует в [[Метрика Керра|метрике Керра]], которая описывает вращающуюся чёрную дыру в вакууме. В частности, если её [[момент импульса]] достаточно велик, горизонт событий исчезнет. Преобразовав метрику Керра в {{iw|Координаты Бойера-Линдквиста|координаты Бойера-Линдквиста|en|Boyer–Lindquist coordinates}}, можно показать<ref>Hobson, et. al, ''General Relativity an Introduction for Physicists'', Cambridge University Press 2007, p. 300—305</ref>, что координата <math>r</math> (которая не является радиусом) горизонта событий

<math>r_{\pm}= \mu \pm \sqrt{\mu^{2}-a^{2}}</math>,

где <math>\mu = \frac{GM}{c^{2}}</math>, и <math>a=\frac{J} {Mc}</math>. В этом случае, «исчезновение горизонта событий» означает, что решения являются комплексными для <math>r_{\pm}</math>, или <math>\mu^{2} < a^{2}</math>.

Исчезновение горизонта событий также можно увидеть в {{iw|Метрика Райсснера-Нордстрема|метрике Райсснера-Нордстрема|en|Reissner–Nordström metric}} для заряженной чёрной дыры. В этой метрике можно показать<ref>Hobson, et. al, ''General Relativity an Introduction for Physicists'', Cambridge University Press 2007, p. 320—325</ref>, что сингулярность возникает при

<math>r_{\pm}= \mu \pm \sqrt{\mu^{2}-q^{2}}</math>,

где <math>\mu = \frac{GM}{c^{2}}</math>, и <math>q = \frac{G Q^{2}}{4 \pi \varepsilon_{0} c^{4}}</math>. Из трёх возможных случаев для относительных значений <math>\mu</math> и <math>q</math>, в случае где <math>\mu^{2} < q^{2}</math>, оба значения <math>r_{\pm}</math> являются комплексными. Это означает, что метрика является регулярной для всех положительных значений <math>r</math>, или, другими словами, сингулярность не имеет горизонта событий.

== Эффекты ==
Наличие голой сингулярности позволит учёным наблюдать сжатие объекта до бесконечной плотности, которое при нормальных обстоятельствах невозможно. По ряду оценок, отсутствие горизонта событий позволит голым сингулярностям излучать свет<ref>{{cite news |url=http://space.newscientist.com/article/dn12707-is-a-naked-singularity-lurking-in-our-galaxy.html |author=Stephen Battersby |title=Is a 'naked singularity' lurking in our galaxy? |date=2007-10-01 |accessdate=2008-03-06 |work=[[New Scientist]] |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080830074937/http://space.newscientist.com/article/dn12707-is-a-naked-singularity-lurking-in-our-galaxy.html |archivedate=2008-08-30 }}</ref>.
В то же время, [[принцип космической цензуры]], сформулированный в 1970 году [[Пенроуз, Роджер|Роджером Пенроузом]], утверждает, что голая сингулярность не может возникнуть в нашей [[Вселенная|Вселенной]] при реальных начальных условиях.

== В научной фантастике ==
* Научно-фантастическая трилогия {{iw|Харрисон, Майкл|Майкла Харрисона|en|M. John Harrison}} ({{iw|Свет (роман)|Свет|en|Light (novel)}}, {{iw|Новый размах (роман)|Новый размах|en|Nova Swing}} и [[Пустое пространство (роман)|Пустое пространство]]) посвящена исследованиям голой сингулярности.
* «Темная опасность» Джеймса Гласса (опубликовано в журнале [[Astounding Science Fiction]], март 2005 г.) описывает ситуацию, когда экипаж космического корабля попадает в [[Эргосфера|эргосферу]] чёрной дыры или сингулярности, и каким образом он выбирается из этой, казалось бы, безвыходной ситуации.
* В серии [[Космическая опера|космических опер]] «Xeelee Sequence» [[Бакстер, Стивен|Стивена Бакстера]] описано массивное кольцо, которое создаёт голую сингулярность. Она используется героями опер для перемещения в другую вселенную.
* В американском фантастическом телесериале [[Звёздный крейсер «Галактика»]] в эпизоде под названием «Daybreak» (2004) колония Сайлон вращается по орбите вокруг голой сингулярности.
* В трилогии [[Гамильтон, Питер|Питера Гамильтона]] «Рассвет» ({{lang-en|The Night's Dawn}}) «спящий бог», по-видимому, является голой сингулярностью.
* В компьютерной игре «[[Space Station 13|Космическая станция 13]]» двигатели станции вырабатывают энергию за счет маленькой голой сингулярности.

== См. также ==
* [[Кольцеобразная сингулярность]]
* [[Планковская звезда]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* M. C. Werner and A. O. Peters, [http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRVDAQ000076000006064024000001&idtype=cvips&gifs=yes «Magnification relations for Kerr lensing and testing cosmic censorship»], ''Physical Review D'', Vol. 76, Issue 6 (2007).
* Pankaj S. Joshi, [http://www.sciam.com/article.cfm?id=naked-singularities «Do Naked Singularities Break the Rules of Physics?»] {{Архивировано|url=https://archive.today/20120525044855/http://www.sciam.com/article.cfm?id=naked-singularities |date=2012-05-25 }}, ''Scientific American'', January 2009.
* Marcus Chown, [http://www.newscientist.com/article/mg20327204.700-fastspinning-black-holes-might-reveal-all.html «Fast-spinning black holes might reveal all»] ''New Scientist'', August 2009.

== Ссылки ==
* [https://lenta.ru/news/2018/03/05/black_hole/ Существование голых сингулярностей в черных дырах ставит под сомнение сильный принцип космической цензуры] // Science Alert на [[Лента. Ру]], март 2018

{{Чёрные дыры}}

[[Категория:Чёрные дыры]]