A numerikus szimulációk a fizikusokat a fekete lyukak azon területére mutatták, ahol a fizikai törvények kiszámíthatóságát meg kell sérteni. Egy ilyen régióban a rendszer későbbi állapota nem lehet a jelenlegi következménye, ami lehetetlen a newtoni mechanikában és a klasszikus elektrodinamikában. Az eredményekkel egy cikket közzétették a Physical Review Letters folyóiratban.
A fizikai elméletek általában a világ determinizmusáról, a jövő kiszámíthatóságáról szólnak: ha a kezdeti feltételek ismertek, akkor a fizikai törvények ismeretében kiszámolható az állam a jövő bármelyik pillanatában. Ilyen elmélet például a newtoni mechanika. Ugyanez vonatkozik a klasszikus elektrodinamikára is: ha pontosan ismeri az elektromos és mágneses mezők térbeli eloszlását, akkor bármikor meghatározhatja azok állapotát Maxwell egyenleteivel. Még a kvantummechanikában sem a Schrödinger-egyenlet nem teszi lehetővé véletlenszerűséget: ha pontosan tudjuk a hullámfunkciót a kezdeti pillanatban, akkor egyértelműen beszél időbeli fejlődéséről, bármilyen időintervallumban.
Az új munkában a Lisszaboni Egyetemen Vitor Cardoso által vezetett teoretikusok egy töltött csillag fekete lyukba való összeomlását vizsgálják, és az általános relativitáselmélet keretében modellezik ezt a jelenséget. Ennek eredményeként kiderül, hogy ebben a folyamatban előfordulhat egy olyan régió, amelynek fizikáját nem lehet megjósolni a csillag kezdeti állapotának ismeretével.
Az egyik tétel szerint az általános relativitáselmélet keretében létezik a tér-idő maximális tartománya, amelyet ezen kezdeti feltételek egyedileg határoznak meg. Ha ez a terület nem a teljes létező tér, akkor definíció szerint kiderül, hogy vannak olyan területek, amelyek állapotát nem az eredeti feltételek határozzák meg. Roger Penrose angol tudós hipotézist fogalmazott meg, amelyet az erős kozmikus cenzúra elvének hívtak. Azt állítja, hogy ez nem történhet meg, azaz az egyértelműen meghatározható terület nem része valamelyik nagyobb térnek.
A töltött fekete lyuk kialakulása, amelyet a Reissner-Nordstrom mérőszám ismertet, első pillantásra sérti ezt az elvet, mivel ebben az esetben a Cauchy-horizont a fekete lyuk belsejében képződik, amelyre a tér-idő sima marad, és azon túl is végtelen sokféle módon meghosszabbítható. De másfelől ez a felület instabil, és bármilyen zavar elpusztítja azt, és a kozmikus cenzúra elvének a szingularitás és igazságosság kialakulásához vezet.
Az új munka egy csillag fekete-lyukba való összeomlását vizsgálja egy majdnem korlátozó töltéssel, figyelembe véve a kozmológiai állandót (ins-termin Einstein egyenleteiben). A Λ kifejezés nagyon kicsi, és általában csak a kozmológiai vizsgálatok során veszik figyelembe, de kimutatták, hogy a Λ pozitív értéke stabilabb Cauchy-horizonthoz vezet. Ennek eredményeként, még a zavarokat is figyelembe véve, a tér-idő paraméterek közötti eltérés a Cauchy-horizonton nem nagy, ami lehetővé teszi az Einstein-egyenletek megoldását még a láthatáron is. Ez sérti az erős kozmikus cenzúra elvét.
A Cauchy-horizonton a görbület folytonosságát korlátozó töltés és pozitív Λ helyzet esetén kaptuk, hasonlóan egy folyadékban fellépő ütéshullámhoz. Kiderült, hogy egy elég erős test behatolhat rajta. Elképzelhető egy megfigyelő, aki egy fekete lyukba ugrik, és átlép a Cauchy-horizonton. Ebben az esetben a jövője bizonytalan.
Az elvégzett elemzés érvényességének igazolására továbbra is szükség van, mivel a szerzők csak a lineáris perturbáció elméletet vették figyelembe. Érdemes megjegyezni, hogy korlátozott töltésű asztrofizikai fekete lyukak nem alakulhatnak ki, mivel ilyen erősen töltött csillagok nincsenek. A Cauchy-horizont azonban forgó fekete lyukak esetén is előfordul, bár ezek kevesebb szimmetriájúak. Ezenkívül a munka nem vette figyelembe a feltételezett kvantumhatásokat, amelyek ilyen területeken erősek lehetnek.
Promóciós videó: