北京
科学家们已经发现了一种创造黑洞的方法，而不需要神秘的奇点，因为奇点会导致物理学崩溃。
通过使用纯引力而不是外来物质，他们的新模型挑战了之前的理论，使我们更接近于理解时空的真实本质。这一突破不仅简化了黑洞形成的条件，而且符合热力学的基本定律。这项研究为新的天体物理学应用打开了大门，并可能最终揭示宇宙是如何阻止奇点形成的。
没有奇点的黑洞
正如阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论所描述的那样，黑洞被认为包含奇点 —— 物理定律不再适用的点。理解如何在量子引力的框架内解决这些奇点，仍然是理论物理学中最大的挑战之一。
现在，巴塞罗那大学宇宙科学研究所（ICCUB）的研究人员有了一个突破性的发现。他们第一次证明，黑洞可以完全通过引力效应形成，而不需要外来物质 —— 一些以前的模型所依赖的一种成分。
这一发现发表在《物理快报B》上，为引力的量子性质提供了新的见解，并可能重塑我们对时空真实结构的理解。
不再需要外来物质
奇异物质一词指的是一种具有普通物质中所没有的异常性质的物质。它通常具有负的能量密度，产生排斥性引力效应，并且可能违反广义相对论中的某些能量条件。奇异物质在很大程度上是理论上的，在自然界中尚未被观察到，但被用于模型中来探索虫洞、比光速更快的旅行和黑洞奇异性的分辨率等概念。
这项新的研究在数学上证明了无穷级数的高阶引力修正可以消除这些奇点，从而产生所谓的规则黑洞。
纯引力和规则黑洞
与之前需要外来物质的模型不同，这项新研究揭示了纯引力 —— 没有额外的物质场 —— 可以产生没有奇点的常规黑洞。
这一发现与以前的理论有了很大的不同，简化了形成常规黑洞的必要条件。
“我们的构造的美妙之处在于，它只是基于量子引力自然预测的爱因斯坦方程的修改。不需要其他组件，”来自物理系和ICCUB量子物理和天体物理系的研究员Pablo A. Cano说。
ICCUB团队部署的理论适用于大于或等于5的任何时空维度。“考虑更高的时空维度纯粹是技术上的原因，”Pablo A. Cano说，“因为它允许我们降低问题的数学复杂性。”然而，研究人员表示，“同样的结论应该适用于我们的四维时空。”
解开奇点之谜
Robie Hennigar（UB和ICCUB）解释说：“大多数科学家都认为，广义相对论的奇点最终必须得到解决，尽管我们对如何实现这一过程知之甚少。我们的工作提供了第一种以稳健的方式实现这一目标的机制，尽管是在某些对称性假设下。”这位专家还说：“目前尚不清楚大自然是如何阻止宇宙中奇点的形成的，但我们希望我们的模型能帮助我们更好地理解这一过程。”
热力学和天体物理学见解
该研究还探索了这些规则黑洞的热力学性质，并揭示了它们符合热力学第一定律。这些理论的发展为以一种完全普遍和明确的方式理解黑洞热力学提供了一个强大的框架。这种一致性增加了研究结果的可信度和潜在的适用性。
研究人员计划将他们的工作扩展到四维时空，并探索他们的发现在各种天体物理场景中的含义。他们还致力于研究这些规则黑洞的稳定性和可能的观测特征。
Pablo A. Cano总结道：“这些理论不仅预测了无奇点的黑洞，还使我们能够了解这些物体是如何形成的，以及落入黑洞的物质的命运。我们已经在研究这些问题，并有望找到真正令人兴奋的结果。”
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