Bez ohľadu na množstvo dôkazov o existencii čiernych dier zostávajú v medziach teoretickej fyziky. Vďaka svojim vlastnostiam - štruktúre, nedostatku emitovaného svetla, umiestneniu a spôsobu práce - zostávajú v tieni čierne diery. Ale nie všetci vedci, vrátane Stephena Hawkinga, sa domnievajú, že tradičné čierne diery musia nevyhnutne zostať v rámci modernej fyziky (môžu však mať ideálne matematické riešenia) - niektorí idú ďalej a tvrdia, že by sme ich mali nahradiť jednou z veľa alternatív.
Niektoré alternatívy zahŕňajú gravastary, hybridné červie diery a hviezdy kvarkov. V minulom roku dvaja astrofyzici - Carlo Rovelli (University of Toulon, Francúzsko) a Francesca Vidotto (University of Redbound v Holandsku) - predstavili ďalší: teoretický objekt nazývaný Planckova hviezda (Planckova hviezda). Nenahrádza štandardizovaný model čiernych dier ako taký, znovu ho predstavuje.
Čierna diera má zvyčajne dve hlavné zložky: horizont udalostí a samotná singularita. Horizont udalostí je celkom jednoduchý: toto je bod, ktorého prekročenie nič nemôže opustiť čiernu dieru. Singularita (srdce čiernej diery) je na druhej strane oveľa ťažšie pochopiteľná.
Zakrivenie časopriestoru v tomto nekonečne hustom bode sa stáva nekonečným. Vo výsledku nemôžeme logicky pochopiť, čo sa deje vo vnútri singularity. Ešte horšie: to, k čomu dospejeme, porušuje niekoľko univerzálnych pravidiel alebo zákonov naraz.
Najväčší problém súvisí so spôsobom, akým čierna diera spracováva informácie - informácie, ktoré popisujú kvantové vlastnosti všetkého, čo čierna diera pohltila. Fyzici tvrdia, že informácie nemôžu - nemali by byť - zničené, ale zdá sa, že to je to, čo sa stane, keď ich nasaje nevyhnutná jedinečnosť. Táto záhada zvaná paradox informácií o čiernej diere je mimoriadne dôležitá, ale vrátime sa k nej neskôr.
Čo je to Planckova hviezda?
Propagačné video:
Planckova hviezda sa spolieha na hypotézu „veľkého odskoku“; podľa tejto teórie sa vesmír prispôsobil nekonečnému cyklu smrti a znovuzrodenia. Inými slovami, Veľký tresk nebol nevyhnutne začiatkom všetkého - iba touto verziou vesmíru. Pred tým našim existoval iný vesmír: po nadmernej expanzii sa zmrštil, zrútil a znovu začal (niečo ako reinkarnácia, iba v kozmickom meradle).
Predpokladá sa, že tomuto odrazu predchádza kontrakcia, opak Veľkého tresku, keď sa rozpínanie vesmíru zastaví v určitom bode - najmä keď sa stane kritickou priemerná hustota časopriestoru. Po začiatku zrútenia by sa mala všetka existujúca hmota stiahnuť do superhustého stavu (možno niečo podobné ako singularita čiernej diery).
Odskok začne, hneď ako sa hmota skomprimuje na Planckovu stupnicu; aspoň to hovorí teória. Vedci sa domnievajú, že ak prehodnotíme dôsledky možnej veľkej kompresie, môžeme teoreticky prehodnotiť správanie čiernych dier.
Čo by sa stalo, keby namiesto zrútenia jadra supernovy do nekonečne hustého bodu (singularita) - podľa nášho predpokladu, že takto vznikajú čierne diery hviezdnej hmoty - zastavil tento kolaps „kvantový tlak“, ktorý vyzerá ako „zabránenie pádu elektrónu na jadro atóm “.
Táto myšlienka sama o sebe nie je taká absurdná. Špeciálny tlak - neutrónová degenerácia - koniec koncov môže zastaviť kolaps hviezdy pri určitom prahu hmotnosti (zanechanie neutrónových hviezd alebo pulzarov za sebou), zatiaľ čo elektrónová degenerácia plní rovnakú úlohu pre hviezdy vážiace toľko ako naše Slnko.
Vedci sa navyše domnievajú, že kvantový efekt, ktorý zabraňuje zrúteniu hmoty na nekonečnú hustotu, vo veľkom meradle znamená, že k odrazu „nedôjde, keď vesmír dosiahne veľkosť Plancka, ako sa predtým očakávalo; nastáva, keď energetická hustota hmoty dosiahne Planckovu hustotu. Vesmír sa „odrazí“, keď energetická hustota hmoty dosiahne Planckovu stupnicu, čo je najmenšia možná veľkosť vo fyzike. “
„Inými slovami, kvantová gravitácia sa môže stať relevantnou, keď je objem vesmíru o 75 rádov väčší ako objem Plancka,“píšu autori článku publikovaného v bloku arXiv.
Pri hľadaní Planckovej hviezdy
Samozrejme, ak jeden z týchto „objektov“existuje, bude nepredstaviteľne malý (aj v porovnaní s atómom), s priemerom 10 ^ -10 centimetrov. A napriek tomu bude o 30 rádov väčšia ako Planckova dĺžka (čo je 1,61619926 x 10 ^ -35 metrov).
Pokiaľ ide o to, ako sa bude Planckova hviezda pozerať na pozorovateľa, a to je skutočne zaujímavé, bude zvlášť zreteľný faktor dilatácie času. Čas, keď sa pohybuje, nejde každému rovnako. Tečie inak na povrchu Zeme a na nízkej obežnej dráhe Zeme, aj keď je efekt zanedbateľný. Rýchlosť, v ktorej sa čas pohybuje, by sa mala dramaticky líšiť okolo hmotných hviezd a planét a okolo čiernych dier.
Predtým, ako svetlo prekročí horizont udalostí, začne vnímať dilatáciu času. Nemôžeme si tým byť istí - ani nevieme, čo sa deje vo vnútri čiernych dier - ale niektoré z najlepších myslí na svete naznačujú, že čas sa takmer úplne zastaví. Ale zvonku to nevidieť.
Ak je to ťažko pochopiteľné a ak ste videli film Interstellar, spomeňte si na epizódu s vodným svetom. (Upozornenie na spoiler). Vďaka svojej blízkosti ku Gargantue - čiernej diere, červej diere, cez ktorú tím prešiel - sa hodina pre ľudí na povrchu planéty rovnala desiatkam rokov inde. Z tohto dôvodu a napriek skutočnosti, že prvý človek pristál na tejto planéte o desať rokov skôr, je celkom možné, že astronautka tam zostala iba pár hodín, kým dorazila druhá skupina. Jej maják bol aktívny, ale neboli prijaté žiadne prenosy.
Napriek tomu: akákoľvek Planckova hviezda môže žiť iba chvíľu pred „odrazom“: približnou „dobou, ktorú musí svetlo prekonať.“Ale pre vonkajšieho pozorovateľa bude žiť milióny alebo dokonca miliardy rokov … naďalej existovať popri čiernej diere samotnej.
Menší problém
V tomto bode začnete chápať presne to, čo fyzici vidia v tomto čisto teoretickom modeli. Nakoniec sa vráti späť k čiernej diere a paradoxu informácií. Podľa vedcov, ak singularitu nahradíme Planckovou hviezdou, tento paradox prestáva byť problémom.
Tvrdia, že po čase X čierne diery, ktoré počas svojej životnosti pomaly strácajú hmotu v dôsledku postupnej emisie Hawkingovho žiarenia, nakoniec narazia na expanziu Planckových hviezd v ich jadrách: v určitom okamihu budú všetky informácie, ktoré uchováva, uvoľnené …
Čo ešte? Vedci tvrdia, že Planckove hviezdy môžu „produkovať detekovateľný signál kvantového gravitačného pôvodu s vlnovou dĺžkou rádovo 10 - 14 cm“. Inými slovami, môže existovať spôsob, ako jeden nájsť, alebo aspoň zúžiť rozsah hľadania pohľadom na určité podpisy gama žiarenia. Možno sme už taký podpis našli, len o ňom nevieme.
Iľja Khel