Черная дыра из света? Что такое Кугельблиц и почему ученые считают его невозможным
Представьте себе объект, настолько плотный и массивный, что его гравитационное притяжение не позволяет вырваться даже свету. Это — черная дыра, загадка Вселенной, будоражащая умы ученых и фантастов на протяжении десятилетий.
Долгое время считалось, что черные дыры возникают только в результате коллапса звезд-гигантов, исчерпавших своё ядерное топливо. Но что, если черная дыра может родиться… из света? Эта, казалось бы, фантастическая идея, известная как концепция «кугельблица» (от немецкого «шаровая молния»), имеет под собой определенные теоретические основания. Ведь согласно общей теории относительности Эйнштейна, не только масса, но и энергия искривляет пространство-время, создавая гравитационное поле.
В научной среде ведутся споры о возможности существования кугельблицев. Некоторые ученые строят модели, описывающие их свойства и потенциальные механизмы формирования. Однако, до недавнего времени эти модели не учитывали квантовые эффекты, играющие ключевую роль в мире сверхвысоких энергий.
И вот, группа испанских и канадских физиков задалась вопросом: а возможно ли на практике сконцентрировать достаточно света для рождения кугельблица?
Чтобы ответить на этот вопрос, ученые проанализировали процесс фокусировки электромагнитного излучения в сферической области. Целью было достижение критической плотности энергии, достаточной для формирования горизонта событий — границы, из-за которой не может вырваться даже свет.
Однако, исследователи учли принципиальный момент: при сверхвысоких интенсивностях электромагнитного поля возникают квантовые эффекты, приводящие к рассеянию энергии. Ключевую роль здесь играет эффект Швингера — рождение пар частица-античастица из вакуума под действием сильного электрического поля.
В результате скрупулезных расчетов и моделирования физики пришли к неутешительному для сторонников кугельблица выводу: энергия, необходимая для формирования черной дыры из света, не достижима ни в лабораторных условиях, ни в естественных астрофизических процессах.
Даже самые мощные лазерные импульсы, создаваемые на сегодняшний день, оказываются на 50 порядков слабее, чем требуется для рождения кугельблица. Что уж говорить о квазарах и сверхновых — самых ярких объектах во Вселенной, мощность которых на десятки порядков ниже необходимой.
Таким образом, рождение черной дыры из света, по-видимому, останется уделом научной фантастики. Квантовые эффекты, подобно невидимому барьеру, защищают Вселенную от подобных экстремальных сценариев, оставляя нам лишь простор для дальнейших исследований и разгадок тайн черных дыр.