Как давление останавливает рождение чёрных дыр экспресс
В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная была наполнена горячей, почти однородной плазмой. Но в некоторых местах плотность могла случайно оказаться чуть выше. Если такой сгусток набирал критическую массу, он схлопывался в чёрную дыру — так рождались первичные чёрные дыры.
Долгое время теоретики считали, что вещество в тех условиях вело себя как излучение: давление росло строго пропорционально плотности. Но что, если при экстремальном сжатии вещество начинает «твердеть» — его давление взлетает намного быстрее? Авторы работы проверили эту идею с помощью простой модели: они заменили излучение на «решёточный газ» — систему, где частицы не могут занимать одно и то же место. Когда плотность приближается к пределу, звук в такой среде ускоряется, и вещество отчаянно сопротивляется дальнейшему сжатию.
Исследователи провели серию численных симуляций сферически симметричного коллапса в рамках общей теории относительности. Они обнаружили, что порог образования чёрной дыры вырос на 0.50±0.02% по сравнению со случаем чистого излучения. Это немного, но достаточно, чтобы сместить предсказания о том, сколько первичных чёрных дыр могло сохраниться до наших дней. При этом критический показатель массы остался тем же — 0.357, с точностью до погрешности измерений. Значит, сам механизм коллапса вблизи порога не изменился, просто потребовалось чуть больше начальной плотности, чтобы его запустить.
В самой плотной части нейтронной звезды звук может разгоняться почти до скорости света — примерно 200 000 км/с.
В романе «Схизматрица» Брюса Стерлинга разумные существа манипулируют сверхплотным веществом, чтобы строить города на нейтронных звёздах.