Планковская звезда – это гипотетический космический объект, поддерживаемый ядерным синтезом, имеющий плотность энергии, близкую к соответствующей планковской плотности
$(\rho_p^E \approx 4,59\bullet 10^{113} \frac{Дж}{м^3}$).
Планковская звезда возникает в том случае, когда звезда, совершающая коллапс, приходит к плотности энергии равной $\rho_p^E$.
Плотностью энергии называют количество энергии, которое содержится в единице пространственной области. Плотность планковской энергии – это огромное число. Предполагают, что такое количество энергии могло бы быть во Вселенной в момент, следующий за Большим Взрывом.
Планковская звезда считается космическим объектом очень компактным.
Смысл введения гипотезы о звезде Планка
Очень интересным вопросом в космологии считается вопрос о том, что представляет собой черная дыра внутри. Эта проблема считается одновременно эмпирической и теоретической проблемой. Имеющиеся на сегодняшний день теории о черных дырах ведут к целой системе противоречий. Так, например, если черные дыры могут испаряться в соответствии с гипотезой Хокинга, то любая информация, которая попала внутрь черной дыры, утрачивается навсегда, а квантово-механические теории отказываются работать, если их применяют к сингулярности черной дыры.
В одной из теорий предполагается, что цент черной дыры не является сингулярностью, имеющую бесконечную плотность и не имеющую измерений в пространстве, центр черной дыры – это звезда Планка.
Так, гипотеза о звезде Планка изначально была нацелена на решение информационного парадокса черной дыры.
Полагая, что в центре черной дыры локализована сингулярность, с черной дырой связывается неприятный эффект при котором информация, попадающая внутрь этого объекта уничтожается, при этом нарушаются законы сохранения.
Если внутри черной дыры находится звезда Планка, которая имеет размер, больший Планковской длины, тогда имеется пространство для помещения всей информации, которая падает во внутрь черной дыры. Тогда эта информация может быть закодирована в Планковской дыре, следовательно, потери информации нет.
Гипотеза о нахождении в центе черной дыры звезды, поможет в:
- решении проблемы исчезновения информации;
- разъяснении вопросов, связанных с горизонтом событий черной дыры;
- решении вопроса о космической цензуре;
- понимании, что такое излучение Хокинга.
Особенности звезды Планка
Как уже было сказано, звезда планка малый объект с огромной плотностью энергии вещества. Можно допустить что:
- в предлагаемых условиях пространство временной континуум и гравитация будут квантоваться;
- если звезда коллапсируя достигла планковской плотности энергии, то возникнет сила, которая станет противодействовать дальнейшему схлопыванию звезды.
Иначе говоря, при возможности квантования накопление массовой энергии внутри звезды Планка не может идти далее, если достигнут предел плотности энергии, то есть он равен $\rho_p^E$, так как иначе нарушится принцип неопределенности для пространства – времени.
Следует различать звезду Планка и Планковскую черную дыру. У звезды антигравитационные силы появляются, когда достигнута планковская плотность энергии, а не длина Планка.
Эти силы антигравитации достаточно велики, они способны остановить процесс коллапса звезды, если возникает черная дыра, причем раньше момента появления истиной сингулярности в середине объекта.
В соответствии со специальной теорий относительности релятивистские эффекты крайне большой гравитации вызывают существенное замедление времени. Если учитывать эффект замедления времени, то если Планковская звезда будет иметь звездную массу, то обращение коллапса вспять займет больше времени, чем современный возраст Вселенной. Это означает, что черная дыра, обладающая массой звезды, для современного наблюдателя будет стабильной.
Черная дыра Планка
Гипотезы ученых говорят о том, что размеры черных дыр очень различны. Часть из них могут быть меньше, чем элементарные частицы. Малые черные дыры очень нестабильные объекты: часть из них разрушают квантовые эффекты, а черные дыры наименьших размеров взрываются вскоре после возникновения.
С. Хокинг изучал механизм возникновения черных дыр на ранних этапах формирования Вселенной (первичные черные дыры). Ученый выяснил, что сразу после Большого Взрыва плотность материи была больше, чем ядерная. Известные нам физические законы допускают плотность вещества не более, чем $\approx 5,1 \bullet 10^{96} \frac{кг}{м^3}$ (данная плотность называется планковской). Вещество такой плотности создает гравитацию столь большую, что квантово-механические флуктуации проводят деструктуризацию пространства-времени. При этом появляется возможность появления черных дыр:
- Размер этих дыр в поперечном сечении примерно равен $10^{-35}м$ (длина Планка).
- Масса этих черных дыр $10^{-8}$ кг (планковская масса).
- Сечение взаимодействия панковских черных дыр примерно равно $10^{-66}см^2$.
Предполагается, что взрывы малых черных дыр, которые произошли на ранних этапах формирования Вселенной, можно наблюдать в наше время.
В недавнее время ученые выдвинули гипотезу о том, что микроскопические черные дыры могут возникать при ударах друг о друга частиц. Энергия для возникновения черных дыр при соударениях частиц должна быть очень велика. Предположительно эти черные дыры могут появляться в Большом адронном коллайдере (ЦЕРН) или при взаимодействии космических лучей и атомов в верхних атмосферных слоях Земли.
Имеются предположения о том, что планковская черная дыра - это конечный продукт эволюции черных дыр, она является стабильной и не излучает (имеется в виду излучение Хокинга).
Малое сечение взаимодействия таких черных дыр может быть основой того, что они являются основной материей во Вселенной. Они могут быть той темной материей, которую признали существующей в космологии.
Самым перспективным способом поиска панковских черных дыр считают регистрацию продуктов распада этих объектов.
