Numerické simulácie nasmerovali fyzikov na oblasť čiernych dier, kde musí byť porušená predvídateľnosť fyzikálnych zákonov. V takomto regióne nemusia byť následné stavy systému dôsledkom súčasných, čo je v newtonovskej mechanike a klasickej elektrodynamike nemožné. Článok s výsledkami bol uverejnený v časopise Physical Review Letters.
Fyzické teórie obvykle hovoria o determinizme sveta, o predvídateľnosti budúcnosti: ak sú známe počiatočné podmienky, potom, keď poznáme fyzikálne zákony, je možné stav vypočítať kedykoľvek v budúcnosti. Takáto teória je napríklad newtonovská mechanika. To isté platí aj pre klasickú elektrodynamiku: pretože presne vieme rozloženie elektrických a magnetických polí v priestore, môžete zistiť ich stav v ktoromkoľvek inom okamihu pomocou Maxwellových rovníc. Ani v kvantovej mechanike Schrödingerova rovnica neumožňuje náhodnosť: ak vieme presne vlnovú funkciu v počiatočnom okamihu, potom jednoznačne hovorí o jej časovom vývoji v akomkoľvek časovom intervale.
V novej práci skupina teoretikov vedená Vitorom Cardosom z Lisabonskej univerzity skúma kolaps nabitej hviezdy na čiernu dieru a tento jav modeluje v rámci všeobecnej relativity. Výsledkom je, že v tomto procese môže vzniknúť oblasť, ktorej fyziku nemožno predpovedať poznaním počiatočného stavu hviezdy.
Podľa jednej z teórií v rámci všeobecnej relativity existuje maximálna oblasť časopriestoru, ktorá je jednoznačne určená týmito počiatočnými podmienkami. Ak táto oblasť nie je celým existujúcim priestorom, potom sa podľa definície ukáže, že existujú oblasti, ktorých stav nie je určený prijatými počiatočnými podmienkami. Anglický vedec Roger Penrose sformuloval hypotézu, ktorá sa volala princíp silnej kozmickej cenzúry. Tvrdí, že k tomu nemôže dôjsť, to znamená, že jednoznačná definovateľná oblasť nie je súčasťou nejakého väčšieho priestoru.
Tvorba nabitej čiernej diery opísaná metrikou Reissner-Nordstrom porušuje tento princíp na prvý pohľad, pretože v tomto prípade je vo vnútri čiernej diery formovaný Cauchyho horizont, ku ktorému zostáva priestorový čas hladký, a za ním môže byť nekonečným spôsobom rozšírený. Na druhej strane je však tento povrch nestabilný a akékoľvek rušenie ho ničí, vedie k formovaniu jedinečnosti a spravodlivosti princípu kozmickej cenzúry.
Nová práca skúma kolaps hviezdy do čiernej diery s takmer obmedzujúcim nábojom, pričom sa berie do úvahy kozmologická konštanta (Λ-termín v Einsteinových rovniciach). Termín is je veľmi malý a zvyčajne sa berie do úvahy iba v kozmologických štúdiách, ukázalo sa však, že kladná hodnota Λ vedie k stabilnejšiemu Cauchyovmu horizontu. V dôsledku toho, aj keď sa vezmú do úvahy poruchy, rozdiel medzi časopriestorovými parametrami na Cauchyho horizonte nie je veľký, čo umožňuje riešiť Einsteinove rovnice dokonca aj na samotnom horizonte. Toto porušuje zásadu silnej kozmickej cenzúry.
Diskontinuita zakrivenia na Cauchyho horizonte získaná v situácii obmedzujúceho náboja a pozitívneho Λ-termínu je podobná rázovej vlne v tekutine. Ukazuje sa, že ním môže preniknúť dostatočne silné telo. Dá sa predstaviť, že pozorovateľ skočí do čiernej diery a prejde cez Cauchyho horizont. V tomto prípade sa jeho budúcnosť ukáže byť neistá.
Dôkaz o platnosti vykonanej analýzy je stále potrebný, pretože autori zvažovali iba teóriu lineárnej poruchy. Za zmienku tiež stojí, že sa nemôžu tvoriť astrofyzikálne čierne diery s obmedzujúcimi nábojmi, pretože neexistujú žiadne také vysoko nabité hviezdy. Cauchyho horizont sa však vyskytuje aj v prípade rotujúcich čiernych dier, hoci majú menej symetrie. V práci sa nezohľadnili ani hypotetické kvantové účinky, ktoré môžu byť v týchto oblastiach silné.
Propagačné video: