Представлено новое точное решение уравнений Эйнштейна, объединяющее метрику вращающейся чёрной дыры Керра с космологической моделью Фридмана–Леметра–Робертсона–Уокера. Эта метрика в соответствующем пределе сводится к решению Керра–де Ситтера и описывает динамику космологического расширения как внутри, так и снаружи чёрной дыры. Модель предсказывает стационарную массу, а также сжатие эргосферы и горизонта событий относительно расширяющейся космической системы покоя. Построенное решение обобщает метрику МакВитти на случай вращающихся масс или метрику Керра–де Ситтера на произвольный масштабный фактор a(t). Обнаружено, что эргосфера имеет тенденцию исчезать в процессе расширения Вселенной, при этом дополнительного взаимодействия тёмной энергии с вращением чёрной дыры не возникает.
Надувной матрас растягивают, а на нём крутится водяная воронка. Воронка при растяжении стягивается — её размер относительно всей поверхности уменьшается. Точно так же ведёт себя вращающаяся чёрная дыра в расширяющейся Вселенной: её горизонт событий (граница безвозвратного падения) и эргосфера (закрученная область пространства) постепенно сжимаются, хотя масса остаётся прежней.
Впервые физики математически объединили описание вращающейся дыры с моделью расширяющегося космоса, созданной Фридманом и Леметром. Раньше это удавалось только для неподвижных дыр. Неожиданный итог: тёмная энергия, обнаруженная Адамом Риссом, безразлична к бешеному вращению — она продолжает растягивать пространство-время, не замечая вихря. Словно растяжение матраса не зависит от того, крутится на нём вода или нет.
🎯 Сжимающийся горизонт событий работает как заплатка на надувном матрасе: при растяжении ткани она стягивается, но нитка остаётся целой.
🎬 Фантасты воображают чёрные дыры порталами, но в этой работе они — лишь послушные объекты, уменьшающиеся в разбухающем космосе.