Нейтронная звезда может прятаться внутри чёрной дыры: новая теоретическая модель

Классическая физика описывает чёрную дыру как область, где материя неизбежно сжимается в сингулярность — точку с бесконечной плотностью, где привычные законы перестают работать. Однако новая работа китайских астрофизиков предлагает принципиально иной сценарий: внутри горизонта событий может оставаться целая нейтронная звезда.

Чэнь Тан и Юн-Цян Ван из Ланьчжоуского университета построили теоретическую модель, в которой нейтронная звезда погружена в особое гало тёмной материи. Это гало описывается анизотропным давлением, зависящим от направления, и ранее было известно, что при определённых условиях оно способно создавать чёрную дыру без сингулярности в центре. Авторы решили проверить, что будет, если в такое гало поместить нейтронную звезду.

Расчёты проводились с использованием модифицированных уравнений общей теории относительности для двух различных уравнений состояния ядерного вещества. Выяснилось, что результат сильно зависит от плотности гало. Если гало слишком разрежено, горизонт событий не формируется — остаётся лишь деформированная звезда с облаком тёмной материи. Если гало слишком плотное, гидростатическое равновесие нарушается, и устойчивого решения не существует. Но между этими крайностями есть узкое окно параметров, где возникает необычная конфигурация.

В этом случае радиальная компонента метрики меняет знак за пределами поверхности звезды, что соответствует появлению горизонта событий в сферической оболочке вокруг неё. В одном из вариантов поверхность нейтронной звезды находится на расстоянии примерно 8,5 км от центра, а горизонт начинается на расстоянии 10–12 км. При этом сама звезда не коллапсирует, сохраняя свою структуру без сингулярности.

Авторы назвали такой гипотетический объект «нейтронной звездой в чёрной дыре». Горизонт создаётся совместным гравитационным вкладом звезды и тёмной материи, причём их массы сопоставимы. Учёные подчёркивают, что конфигурация занимает широкую область параметров и не является численным артефактом, а представляет собой полноценное математическое решение.

Вместе с тем исследователи отмечают, что обнаружение таких объектов пока не подтверждено. Требуемая плотность тёмной материи значительно превышает значения, предсказываемые стандартными астрофизическими моделями. Кроме того, остаётся неясным, можно ли отличить подобную структуру от обычной чёрной дыры по наблюдениям и насколько устойчива она к возмущениям. Работа носит теоретический характер, но открывает новый взгляд на связь нейтронных звёзд и чёрных дыр во Вселенной.