A fekete lyukak létezésére vonatkozó bizonyítékok mennyiségétől függetlenül ezek az elméleti fizika határain belül maradnak. Tulajdonságai - szerkezete, a kibocsátott fény hiánya, elhelyezkedése és működése miatt - fekete lyukak maradnak az árnyékban. De nem minden tudós, köztük Stephen Hawking is, úgy véli, hogy a hagyományos fekete lyukaknak szükségszerűen a modern fizika keretein belül kell maradniuk (ugyanakkor ideális matematikai megoldásaik is lehetnek) - vannak, akik tovább mennek, és azt állítják, hogy helyettesítenünk kellene őket az egyik sok alternatíva.
Néhány alternatíva a gravasztár, a hibrid féreglyukak és a kvarkcsillag. Tavaly két asztrofizikus - Carlo Rovelli (Touloni Egyetem, Franciaország) és Francesca Vidotto (Redbound-i Egyetem, Hollandia) - bemutatott még egy elméleti tárgyat, Planck-csillag (Planck-csillag) nevet. Nem helyettesíti a szabványosított fekete lyuk modellt, mint olyan, hanem újragondolja.
A fekete lyuknak általában két fő összetevője van: az eseményhorizont és maga a szingularitás. Az eseményhorizont meglehetősen egyszerű: ez az a pont, amelyen átkelve semmi sem hagyhatja el a fekete lyukat. A szingularitást (a fekete lyuk szíve) viszont sokkal nehezebb megérteni.
A téridő görbülete ebben a végtelenül sűrű pontban végtelenné válik. Ennek eredményeként nem tudjuk logikusan felfogni, mi történik a szingularitásban. Még rosszabb: amit elérünk, egyszerre több univerzális szabályt vagy törvényt sért.
A legnagyobb probléma a fekete lyuk információfeldolgozásával kapcsolatos - olyan információ, amely leírja mindennek a kvantum tulajdonságait, amit a fekete lyuk lenyelt. A fizikusok szerint az információkat nem lehet - nem szabad - megsemmisíteni, de úgy tűnik, hogy ez történik, amikor az elkerülhetetlen szingularitás beszippantja őket. Ez a rejtély, az úgynevezett fekete lyuk információs paradoxon, rendkívül fontos, de később visszatérünk rá.
Mi az a Planck-csillag?
Promóciós videó:
A Planck-csillag az úgynevezett "nagy visszapattanás" hipotézisére támaszkodik; ezen elmélet szerint a világegyetem alkalmazkodott a halál és az újjászületés végtelen ciklusához. Más szavakkal, az Ősrobbanás nem feltétlenül volt a kezdete mindennek - csak a világegyetem ezen változatának. A miénk előtt volt még egy univerzum: a túlzott tágulás után összezsugorodott, összeomlott és újrakezdődött (valami reinkarnációhoz hasonló, csak kozmikus léptékben).
Úgy gondolják, hogy ezt a visszapattanást összehúzódás előzi meg, ellentétben az ősrobbanással, amikor az univerzum tágulása egy bizonyos ponton leáll - különösen, amikor a téridő átlagos sűrűsége kritikussá válik. Az összeomlás megkezdése után az összes létező anyagnak rendkívül sűrű állapotba kell esnie (talán valami hasonló a fekete lyuk szingularitásához).
A visszapattanás megkezdődik, amint az ügyet a Planck-skálára tömörítik; legalábbis ezt mondja az elmélet. A tudósok úgy vélik, hogy ha átgondoljuk az esetleges nagy összenyomás következményeit, elméletileg átgondolhatjuk a fekete lyukak viselkedését.
Mi lenne, ha a szupernóva magja végtelenül sűrű pontra omlik (szingularitás) - feltételezésünk szerint, hogy a csillagtömegű fekete lyukak így alakulnak ki - ezt az összeomlást megállítja a "kvantumnyomás", amely úgy néz ki, mintha "megakadályozná, hogy egy elektron a magra hulljon atom ".
Ez az ötlet önmagában nem annyira abszurd. Végül is a speciális nyomás - a neutron degeneráció - megállíthatja a csillag összeomlását egy bizonyos tömegküszöbön (neutroncsillagokat vagy pulzárokat hagyva maga után), míg az elektron degeneráció ugyanolyan feladatot lát el a Napunknál is súlyosabb csillagoknál.
Ezenkívül az a kvantumhatás, amely megakadályozza az anyag összeomlását a végtelen sűrűségig, a tudósok úgy vélik, hogy nagy léptékben azt jelentené, hogy a visszapattanás „nem akkor következik be, amikor az univerzum eléri a Planck méretet, amint azt korábban vártuk; akkor fordul elő, amikor az anyag energiasűrűsége eléri a Planck-sűrűséget. A világegyetem "ugrál", amikor az anyag energiasűrűsége eléri a Planck-skálát, a fizika lehető legkisebb méretét."
"Más szavakkal, a kvantumgravitáció akkor válhat relevánssá, amikor az Univerzum térfogata 75 nagyságrenddel nagyobb, mint a Plancké" - írják az arXiv blokkban megjelent cikk szerzői.
Planck csillagának keresésére
Természetesen, ha létezik ilyen "tárgy", elképzelhetetlenül kicsi lesz (még egy atomhoz képest is), átmérője 10 ^ -10 centiméter. Pedig 30 nagyságrenddel nagyobb lesz, mint a Planck-hossz (ami 1,61619926 x 10 ^ -35 méter).
Ami pedig a Planck-csillag kinézését szemléli a megfigyelő számára, és ez valóban érdekes, az idő tágulásának tényezője különösen nyilvánvaló lesz. Az idő, ahogy mozog, nem mindegyiknél ugyanaz. Különböző módon áramlik a Föld felszínén és az alacsony Föld körüli pályán, bár a hatás elhanyagolható. A kullancsok sebességének drámaian változnia kell a hatalmas csillagok és bolygók, valamint a fekete lyukak körül.
Mielőtt a fény átlépné az eseményhorizontot, érzékelni kezdi az idő tágulását. Ebben nem lehetünk biztosak - nem is tudjuk, mi történik a fekete lyukak belsejében -, de a világ legjobb elméi azt sugallják, hogy az idő szinte teljesen megáll. De kívülről nem láthatja.
Ha ezt nehéz megérteni, és ha látta a Csillagok című filmet, emlékezzen a vízi világ epizódjára. (Spoiler figyelmeztetés). Gargantua közelsége - a fekete lyuk, a féreglyuk, amelyen keresztül a csapat áthaladt - miatt a bolygó felszínén tartózkodó emberek számára egy óra máshol tíz év volt. Emiatt, és annak ellenére, hogy az első ember tíz évvel korábban szállt le ezen a bolygón, teljesen lehetséges, hogy a női űrhajós csak néhány óráig tartózkodott ott, amíg a második csoport megérkezett. Jelzőfénye aktív volt, de adás nem érkezett.
Még így is: bármelyik Planck-csillag csak egy pillanattal élhet a "visszapattanás" előtt: hozzávetőleges "idő, amelyre a fénynek szüksége van annak legyőzéséhez". Egy külső szemlélő számára azonban milliókat, vagy akár milliárdokat fog élni … továbbra is létezik maga a fekete lyuk mellett.
Kevesebb probléma
Ezen a ponton kezdi megérteni, hogy pontosan mit látnak a fizikusok ebben a tisztán elméleti modellben. Végül visszatér a fekete lyukra és az információs paradoxonra. A tudósok szerint, ha a szingularitást egy Planck-csillagra cseréljük, ez a paradoxon már nem jelent problémát.
Azt állítják, hogy egy idő után az X, a fekete lyukak, amelyek életük során lassan veszítik el a tömegüket a Hawking-sugárzás fokozatos kibocsátása miatt, végül ütköznek a magjukban levő Planck-csillagok tágulásával: egy bizonyos ponton az általa tárolt összes információ felszabadul. …
Mi más? A tudósok szerint a Planck-csillagok "detektálható, kvantum gravitációs eredetű jelet képesek produkálni 10-14 cm nagyságrendű hullámhosszal". Más szavakkal, lehet, hogy megtalálunk egyet, vagy legalábbis szűkítjük a keresési tartományt bizonyos gammasugár-aláírások megtekintésével. Talán találtunk már ilyen aláírást, csak nem tudunk róla.
Ilya Khel