Znajdź zawartość

Czarne dziury od dziesięcioleci fascynują naukowców, pisarzy i zwykłych zjadaczy chleba. Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, wszystko, co dostaje się do czarnej dziury opada do jej centrum i zostaje tam zniszczone przez gigantyczną grawitację. Centrum to, zwane osobliwością, to nieskończenie mały punkt, w którym przyspieszenie grawitacyjne jest nieskończone. Tam skupia się cała materia czarnej dziury. Na łamach Physical Review Letters ukazał się artykuł autorstwa Steffena Gielena z University of Sheffield i Lucíi Menéndez-Pidal z Universidad Complutense de Madrid, którzy stwierdzają, że osobliwość nie oznacza końca, a raczej nowy początek. Tym nowym początkiem mają być białe dziury, w które zmieniają się czarne dziury. Para uczonych wykorzystała mechanikę kwantową oraz uproszczony teoretyczny model płaskiej dwuwymiarowej czarnej dziury. Od dawna zastanawiano się, czy mechanika kwantowa może zmienić nasze rozumienie czarnych dziur i pozwolić nam zajrzeć w głąb ich prawdziwej natury. Z punktu widzenia mechaniki kwantowej czas nie może się skończyć, gdyż układy ciągle zmieniają się i ewoluują, stwierdza Gielen. Naukowcy pokazali jak, za pomocą praw mechaniki kwantowej, osobliwość wewnątrz czarnej dziury zostaje zastąpiona przez wielki region fluktuacji kwantowych, niewielkich zmian energii, gdzie czas i przestrzeń nie mają końca. W regionie tym czas i przestrzeń zmieniają się w nową fazę, zwaną białą dziurą. To obszar, w którym przestrzeń zaczyna funkcjonować przeciwnie do czarnej dziury. W ten sposób białe dziury mogą być miejscem, gdzie czas się rozpoczyna. O ile czarne dziury wszystko pochłaniają, białe dziury mają wyrzucać z siebie materię, a nawet czas, z powrotem do wszechświata. O ile, zwykle, czas jest postrzegany zawsze w odniesieniu do obserwatora, w naszych badaniach czas pochodzi od tajemniczej ciemnej energii, która wypełnia wszechświat. Proponujemy, by czas był mierzony przez ciemną energię obecną wszędzie we wszechświecie i odpowiedzialną za jego aktualne rozszerzanie się, dodaje Gielen. W artykule ciemna energia została użyta niemal w roli punktu odniesienia, a czas i energia są uzupełniającymi się bytami. To jednak dopiero początek. Hipotetycznie może istnieć obserwator – jakiś hipotetyczny byt – który wejdzie do czarnej dziury, przejdzie przez to, co opisujemy jako osobliwość i pojawi się po drugiej stronie białej dziury. To wysoce abstrakcyjne, ale w teorii może się wydarzyć, stwierdza uczony. Jednak odkładając na bok tego hipotetycznego obserwatora, niezwykle istotnym elementem nowych rozważań jest sugestia, że istnieje głęboka łączność pomiędzy naturą czasu w jego najbardziej podstawowej formie, a ciemną energią, która wypełnia kosmos i rządzi jego rozszerzaniem się. Nowe badania sugerują też inne podejście do prób połączenia grawitacji i mechaniki kwantowej. « powrót do artykułu

Czarne dziury, tajemnicze, groźne obiekty, które przechwytują wszystko, co znajdzie się w ich pobliżu. Być może jednak chronią nas przed tym, co kryją w swoim wnętrzu – przed osobliwością. Na to pytanie starają się odpowiedzieć specjaliści zajmujący się hipotezą kosmicznej cenzury. Z równania Einsteina wynika, że za horyzontem zdarzeń, czyli miejscem, poza którym wszystko znika w czarnej dziurze i które jest niedostępne obserwacyjnie, znajdują się osobliwości. Osobliwość to punkt, w którym przyspieszenie grawitacyjne czy też gęstość materii są nieskończone. Nasz wszechświat wziął się z osobliwości, która istniała na początku Wielkiego Wybuchu. O strukturze osobliwości nie wiemy niczego. W ich pobliżu prawdopodobnie obowiązują obce nam prawa fizyczne. Nie zrozumiemy ich dopóty, dopóki fizykom nie uda się stworzyć zunifikowanej teorii łączącej grawitację i fizykę kwantową. Nie musimy się jednak obawiać wpływu osobliwości na otoczenie, właśnie dlatego, że znajdują się one wewnątrz czarnych dziur. Sformułowana pod koniec lat 60. ubiegłego wieku hipoteza kosmicznej cenzury Rogera Penrose'a mówi, że osobliwości nie mogą istnieć poza czarnymi dziurami. Przez kilkadziesiąt lat fizycy przyjmowali to za pewnik. I rzeczywiście, nikt nigdy nie zaobserwował nagiej osobliwości, czyli takiej istniejącej poza czarną dziurą. Jednak w 2010 roku Luis Lehner i Frans Pretorius przeprowadzili symulacje komputerowe, z których wynikało, że zewnętrzna powierzchnia czarnych dziur może się rozpaść, pozostawiając za sobą nagą osobliwość. Na szczęście możemy spać spokojnie. Z symulacji wynika bowiem, że do takiego rozpadu może dojść wyłącznie we wszechświatach, w których istnieją więcej niż trzy wymiary. Jest zatem niemożliwy w naszym trójwymiarowym wszechświecie opisanym przez ogólną teorię względności. Badania Lehnera i Pretoriusa na nowo obudziły zainteresowanie hipotezą kosmicznej cenzury. A specjaliści zastanawiają się, czy do rozpadu czarnej dziury i pojawienia się nagiej osobliwości może dojść w naszym wszechświecie, a jeśli nie może, to dlaczego. Obecnie dysponujemy znacznie potężniejszymi komputerami niż jeszcze przed dekadą, nie mówiąc już o maszynach, jakie mógł mieć do dyspozycji Penrose. Fizycy mogą więc lepiej symulować wzrost i ewolucję czarnych dziur oraz próbować zrozumieć, co dzieje się wewnątrz nich. Jednak same moce obliczeniowe to nie wszystko. Wciąż bowiem nie wiemy dokładnie, w jaki sposób symulować czarne dziury. Pan Figueras, fizyk z Queen Mary University w Londynie wykazał niedawno, że nagie osobliwości mogą pojawiać się nie tylko w wyniku rozpadu czarnych dziur, ale również wskutek ich zderzeń. A do takich zderzeń dochodzi także w naszym wszechświecie. Jednak Figueras i jego zespół twierdzą, że w naszym wszechświecie zderzenia czarnych dziur zawsze powodują, że osobliwość pozostaje wewnątrz czarnej dziury. Hipoteza Penrose'a wciąż nie została ani ostatecznie dowiedziona, ani odrzucona. A pracujący nad nią specjaliści zajmują się nie tyle jej obaleniem, bądź potwierdzeniem, a tworzeniem metod badawczych, pozwalających lepiej poznać czarne dziury i osobliwości. W tym przypadku ważna jest droga, a nie cel. « powrót do artykułu