Bez ohledu na množství důkazů o existenci černých děr zůstávají v mezích teoretické fyziky. Díky svým vlastnostem - struktuře, nedostatku vyzařovaného světla, umístění a způsobu jejich práce - zůstávají černé díry ve stínech. Ale ne všichni vědci, včetně Stephena Hawkinga, věří, že tradiční černé díry musí nutně zůstat v rámci moderní fyziky (mohou však mít ideální matematická řešení) - někteří jdou dále a říkají, že bychom je měli nahradit jednou z mnoho alternativ.
Některé alternativy zahrnují gravastary, hybridní červí díry a kvarkové hvězdy. V loňském roce dva astrofyzici - Carlo Rovelli (University of Toulon, Francie) a Francesca Vidotto (University of Redbound v Nizozemsku) - představili další: teoretický objekt zvaný Planckova hvězda (Planckova hvězda). Nenahrazuje standardizovaný model černé díry jako takový, znovu jej představuje.
Černá díra má obvykle dvě hlavní složky: horizont událostí a samotnou singularitu. Horizont událostí je docela jednoduchý: toto je bod, jehož přechod překročí nic a nemůže opustit černou díru. Singularita (srdce černé díry) je naopak mnohem obtížnější pochopit.
Zakřivení časoprostoru v tomto nekonečně hustém bodě se stává nekonečným. Ve výsledku nemůžeme logicky pochopit, co se děje uvnitř singularity. Ještě horší: to, k čemu dospějeme, porušuje několik univerzálních pravidel nebo zákonů najednou.
Největší problém má co do činění se způsobem, jakým černá díra zpracovává informace - informace, které popisují kvantové vlastnosti všeho, co černá díra pohltila. Fyzici říkají, že informace nemohou - neměly - být zničeny, ale zdá se, že se to stane, když jsou nasávány nevyhnutelnou singularitou. Tato záhada zvaná paradox informací o černé díře je nesmírně důležitá, ale vrátíme se k ní později.
Co je Planckova hvězda?
Propagační video:
Planckova hvězda se spoléhá na hypotézu „velkého odskoku“; podle této teorie se vesmír přizpůsobil nekonečnému cyklu smrti a znovuzrození. Jinými slovy, Velký třesk nebyl nutně počátkem všeho - jen touto verzí vesmíru. Před naším světem existoval další vesmír: po nadměrné expanzi se zmenšil, zhroutil a začal znovu (něco jako reinkarnace, pouze v kosmickém měřítku).
Předpokládá se, že tomuto odrazu předchází kontrakce, opak velkého třesku, kdy se expanze vesmíru zastaví v určitém bodě - zejména když se průměrná hustota časoprostoru stane kritickou. Poté, co začne kolaps, měla by se veškerá existující hmota zhroutit do superhustého stavu (možná něco podobného singularitě černé díry).
Odskok začne, jakmile je hmota stlačena na Planckovu stupnici; alespoň to říká teorie. Vědci se domnívají, že pokud přehodnotíme důsledky možné velké komprese, můžeme teoreticky přehodnotit chování černých děr.
Co kdyby místo toho, aby se jádro supernovy zhroutilo do nekonečně hustého bodu (singularita) - podle našeho předpokladu, že takto vznikají černé díry hvězdné hmoty - je tento kolaps zastaven „kvantovým tlakem“, který vypadá jako „zabránění elektronu v pádu na jádro atom.
Tato myšlenka sama o sobě není tak absurdní. Koneckonců, speciální tlak - neutronová degenerace - může zastavit kolaps hvězdy na určité prahové hodnotě hmotnosti (zanechání neutronových hvězd nebo pulzarů za sebou), zatímco elektronová degenerace plní stejný úkol u hvězd vážících tolik jako naše Slunce.
Vedci se navíc domnívají, že kvantový efekt, který zabraňuje kolapsu hmoty na nekonečnou hustotu, ve velkém měřítku znamená, že k odrazu „nedojde, když vesmír dosáhne Planckovy velikosti, jak se dříve očekávalo; nastává, když hustota energie hmoty dosáhne Planckovy hustoty. Vesmír se „odrazí“, když hustota energie hmoty dosáhne Planckovy stupnice, nejmenší možné velikosti ve fyzice. “
„Jinými slovy, kvantová gravitace může být relevantní, když je objem vesmíru o 75 řádů větší než objem Plancka,“píší autoři článku publikovaného v bloku arXiv.
Při hledání Planckovy hvězdy
Samozřejmě, pokud jeden z těchto „objektů“existuje, bude nepředstavitelně malý (i ve srovnání s atomem) o průměru 10 ^ -10 centimetrů. A přesto to bude o 30 řádů větší než Planckova délka (což je 1,61619926 x 10 ^ -35 metrů).
Pokud jde o to, jak Planckova hvězda bude vypadat na pozorovatele, a to je opravdu zajímavé, bude zvláště patrný faktor dilatace času. Čas, jak se pohybuje, nejde každému stejně. Proudí odlišně na povrchu Země a na nízké oběžné dráze Země, i když účinek je zanedbatelný. Rychlost, kdy se klíšťata časuje, by se měla dramaticky lišit kolem hmotných hvězd a planet, stejně jako kolem černých děr.
Než světlo překročí horizont události, začne pociťovat dilataci času. Nemůžeme si tím být jisti - ani nevíme, co se děje uvnitř černých děr - ale některé z nejlepších myslí na světě naznačují, že čas se tam téměř úplně zastaví. Ale zvenčí to nevidíte.
Pokud je to těžké pochopit a pokud jste viděli film Interstellar, nezapomeňte na epizodu s vodním světem. (Varování: spoiler). Vzhledem k jeho blízkosti k Gargantua - černé díře, červí díře, kterou tým prošel - se hodina pro lidi na povrchu planety rovnala desítkám let jinde. Z tohoto důvodu, a to navzdory skutečnosti, že první člověk přistál na této planetě o deset let dříve, je zcela možné, že astronautka tam zůstala jen pár hodin, dokud nedorazila druhá skupina. Její maják byl aktivní, ale nebyly přijaty žádné přenosy.
I tak: jakákoli Planckova hvězda může žít jen okamžik před „odskokem“: přibližnou „délkou doby, kterou světlo potřebuje k překonání.“Ale pro vnějšího pozorovatele to bude žít miliony nebo dokonce miliardy let … nadále existovat vedle samotné černé díry.
Menší problém
V tomto bodě začnete přesně rozumět tomu, co fyzici vidí v tomto čistě teoretickém modelu. Nakonec se vrátí zpět do černé díry a paradoxu informací. Podle vědců nahradíme-li singularitu Planckovou hvězdou, přestane být tento paradox problémem.
Tvrdí, že po čase X černé díry, které během svého života pomalu ztrácejí hmotu v důsledku postupné emise Hawkingova záření, nakonec narazí na expanzi Planckových hvězd v jejich jádrech: v určitém okamžiku budou všechny informace, které ukládá, uvolněny …
Co jiného? Vědci tvrdí, že Planckovy hvězdy mohou „produkovat detekovatelný signál kvantového gravitačního původu s vlnovou délkou řádově 10–14 cm“. Jinými slovy, může existovat způsob, jak jeden najít, nebo alespoň zúžit rozsah vyhledávání pohledem na určité podpisy gama záření. Možná jsme už takový podpis našli, prostě o něm nevíme.
Ilya Khel