W klasycznym ujęciu ewolucji gwiazd, gdy obiekt o dużej masie wyczerpuje paliwo jądrowe, przestaje istnieć siła zdolna przeciwdziałać grawitacji. W efekcie gwiazda zapada się pod własnym ciężarem, aż - według obowiązujących modeli - powstaje osobliwość, czyli punkt o nieskończonej gęstości ukryty za horyzontem zdarzeń. Według ogólnej teorii względności osobliwości znajdują się w środku czarnych dziur i choć ich koncepcja jest powszechnie akceptowana, wiąże się z poważnymi problemami teoretycznymi.
Grawastary - obiekty, które przypominają czarne dziury
W szczególności fizyka nie potrafi opisać warunków panujących w osobliwości ani wyjaśnić, jak materia i informacja zachowują się po przekroczeniu horyzontu zdarzeń (sfera otaczająca czarną dziurę lub tunel czasoprzestrzenny, oddzielająca obserwatora zdarzenia od zdarzeń, o których nie może on nigdy otrzymać żadnych informacji.).
Z tego powodu część naukowców bada alternatywne scenariusze, a jednym z nich jest istnienie tzw. grawastarów - hipotetycznych obiektów, które przypominają czarne dziury pod względem masy i gęstości, ale nie zawierają osobliwości ani horyzontu zdarzeń. Co ciekawe, teoria grawastarów została opracowana przez polskiego fizyka Pawła O. Mazura oraz Emila Mottolę w 2001 r.
Miniwszechświat zamiast czarnej dziury
Ich wnętrze miałaby wypełniać ciemna energia, generująca ciśnienie przeciwdziałające grawitacji. Największym wyzwaniem pozostawało jednak wyjaśnienie, w jaki sposób takie obiekty mogłyby powstawać. Nowe badanie proponuje rozwiązanie tego problemu. Zgodnie z przedstawioną koncepcją, w trakcie zapadania się masywnej gwiazdy może dojść do powstania miniaturowego wszechświata wewnątrz kurczącej się materii. Proces ten miałby przypominać Wielki Wybuch, czyli wydarzenie, które zapoczątkowało nasz własny Wszechświat.
Powstający miniwszechświat, napędzany przez ciemną energię, zaczynałby się rozszerzać. Ten ruch na zewnątrz działałby przeciwko grawitacji, która dąży do dalszego zapadania się gwiazdy. W efekcie mogłoby dojść do osiągnięcia równowagi między tymi dwiema siłami, co zatrzymałoby proces kolapsu przed utworzeniem czarnej dziury. Tak powstały obiekt byłby stabilnym grawastarem - strukturą, która łączy zapadającą się materię gwiazdową z rozszerzającym się wnętrzem przypominającym młody wszechświat.
Autorzy podkreślają, że ich praca jest pierwszym dynamicznym rozwiązaniem wyjaśniającym, jak taki scenariusz mógłby zajść w praktyce. Jednocześnie zwracają uwagę, że ekstremalne warunki panujące w końcowych fazach zapadania się gwiazd pozostają słabo poznane, co otwiera przestrzeń dla nowych efektów fizycznych. Badacze zaznaczają również, że poszukiwanie alternatyw nie podważa samego istnienia czarnych dziur, które nadal pozostają najprostszym i najlepiej ugruntowanym wyjaśnieniem losu masywnych gwiazd.
