Черная дыра в классической теории — это место, где вещество сжимается в точку с бесконечной плотностью. Такая «сингулярность» выглядит как ошибка в уравнениях: природа вряд ли терпит бесконечности. Многие физики ищут способы «сгладить» этот провал, и одна из идей — изменить саму теорию гравитации на малых расстояниях.

Авторы новой работы взяли за основу так называемые квазитопологические гравитации — расширения эйнштейновской теории, где в уравнения добавляются более сложные комбинации кривизны пространства-времени. Обычно такие теории страдают от «духов» (частиц с отрицательной энергией) или сильной связи (когда малые возмущения вызывают неконтролируемый отклик). Здесь же предложена «бесконечно-производная» версия: взаимодействие гравитации «размазано» во времени, что убивает духов и делает теорию стабильной.

В такой теории авторы нашли точные решения для сферических черных дыр. Внутри горизонта событий теперь не точка бесконечной кривизны, а регулярное ядро — область, где кривизна конечна. Это похоже на воронку в раковине с закругленным дном: вода уходит, но без разрыва ткани пространства. Кроме того, для таких решений выполняется теорема Биркгофа — гравитационное поле снаружи от сферического объекта не зависит от того, что происходит внутри, а определяется только полной массой.

Эта работа — не окончательный ответ, а скорее демонстрация того, что можно построить непротиворечивую теорию с регулярными черными дырами, не вводя экзотическую материю. Она открывает путь к исследованию квантовых поправок к гравитации без парадоксов. Если когда-нибудь астрономы смогут заглянуть под горизонт событий, такие модели подскажут, что они могут там увидеть.