Numerické simulace směřovaly fyziky do oblasti černých děr, kde musí být porušena předvídatelnost fyzikálních zákonů. V takové oblasti nemusí následné stavy systému být důsledkem současných, což je v newtonovské mechanice a klasické elektrodynamice nemožné. Článek s výsledky byl publikován v časopise Physical Review Letters.
Fyzické teorie obvykle hovoří o determinismu světa, předvídatelnosti budoucnosti: pokud jsou známy počáteční podmínky, pak s vědomím fyzikálních zákonů lze stav vypočítat kdykoli v budoucnosti. Takovou teorií je například newtonovská mechanika. Totéž platí pro klasickou elektrodynamiku: protože přesně znáte rozložení elektrických a magnetických polí v prostoru, můžete zjistit jejich stav v kterémkoli jiném okamžiku pomocí Maxwellových rovnic. Dokonce ani v kvantové mechanice Schrödingerova rovnice neumožňuje náhodnost: pokud víme přesně vlnovou funkci v počátečním okamžiku, pak jednoznačně mluví o jejím vývoji času v jakémkoli časovém intervalu.
V nové práci skupina teoretiků vedená Vitorem Cardosem z univerzity v Lisabonu zkoumá kolaps nabité hvězdy do černé díry a modeluje tento jev v rámci obecné relativity. V důsledku toho se ukáže, že v tomto procesu může vzniknout oblast, jejíž fyziku nelze předvídat na základě znalosti počátečního stavu hvězdy.
Podle jedné z vět v rámci obecné relativity existuje maximální časoprostorová oblast, která je jednoznačně určena těmito počátečními podmínkami. Pokud tato oblast není celým existujícím prostorem, pak se podle definice ukáže, že existují oblasti, jejichž stav není určován výchozími podmínkami. Anglický vědec Roger Penrose formuloval hypotézu, která se nazývala principem silné kosmické cenzury. Tvrdí, že k tomu nemůže dojít, to znamená, že jednoznačná definovatelná oblast není součástí nějakého většího prostoru.
Tvorba nabité černé díry popsaná metrikou Reissner - Nordstrom tento princip na první pohled porušuje, protože v tomto případě je uvnitř černé díry vytvořen Cauchyho horizont, do kterého zůstává prostorový čas hladký, a za ním může být nekonečně mnoha způsoby prodloužen. Na druhou stranu je však tento povrch nestabilní a jakékoli narušení ho ničí, vede ke vzniku jedinečnosti a spravedlnosti principu kosmické cenzury.
Nová práce zkoumá zhroucení hvězdy do černé díry s téměř omezujícím nábojem s ohledem na kosmologickou konstantu (Λ-termín v Einsteinových rovnicích). Termín Λ je velmi malý a obvykle se bere v úvahu pouze v kosmologických studiích, ale ukázalo se, že kladná hodnota Λ vede ke stabilnějšímu Cauchyho horizontu. V důsledku toho, i při zohlednění poruch, není rozdíl mezi parametry časoprostoru na Cauchyho horizontu velký, což umožňuje řešit Einsteinovy rovnice i na samém horizontu. To porušuje zásadu silné kosmické cenzury.
Diskontinuita zakřivení na Cauchyho horizontu získaná v situaci omezujícího náboje a kladného Λ-termínu je podobná rázové vlně v kapalině. Ukazuje se, že by mohlo proniknout dostatečně silné tělo. Lze si představit, že pozorovatel skočí do černé díry a překročí Cauchyův horizont. V tomto případě se jeho budoucnost ukáže nejistá.
Doklad o platnosti provedené analýzy je stále vyžadován, protože autoři uvažovali pouze o teorii lineární poruchy. Za zmínku také stojí, že se nemohou tvořit astrofyzikální černé díry s omezujícími náboji, protože neexistují žádné takové vysoce nabité hvězdy. Cauchyův horizont se však vyskytuje také v případě rotujících černých děr, i když mají méně symetrií. Práce také nezohlednila hypotetické kvantové efekty, které mohou být v takových oblastech silné.
Propagační video: