Czarne dziury są niesamowicie fascynujące, ale jednocześnie budzą głęboki niepokój m.in. u fizyków. W sercu czarnych dziur znajduje się bowiem osobliwość – punkt, w którym załamują się wszystkie znane nam prawa fizyki. Tym samym, jest to jeden z niewielu obiektów, które w naszej logice "nie mają sensu". A co, gdybyśmy mogli w ogóle pozbyć się konceptu "osobliwości" i uczynić czarną dziurę zgodną ze wszystkim, co wiemy.
Osobliwość to paradoks sam w sobie: tajemniczy punkt, w którym grawitacja osiąga nieskończoną wartość, a czasoprzestrzeń się rozpada. Dla naukowców to poważny problem. Osobliwości sugerują bowiem, że ogólna teoria względności Einsteina jest niewystarczająca, a modele fizyczne, którymi dysponujemy, nie opisują w pełni Wszechświata. Aby zrozumieć osobliwości w pełni, potrzebne jest nam coś więcej. Tylko co? No, właśnie. I tu dochodzą do głosu — ponownie — badacze.
Zespół naukowców z Uniwersytetu Durham oraz Uniwersytetu w Barcelonie opracował właśnie nowy sposób modelowania czarnych dziur. Zastosowali oni klasyczne podejście, które naśladuje przewidywane efekty hipotetycznej teorii grawitacji kwantowej. Dzięki zmodyfikowanym równaniom pola Einsteina udało się uniknąć nieskończoności. Zamiast centralnej osobliwości powstał region o silnie zakrzywionej, ale stabilnej czasoprzestrzeni. Co ciekawe, w takim miejscu hipotetycznie mógłby znajdować się obserwator, o ile przetrwałby ekstremalne – lecz skończone – siły grawitacji. Aczkolwiek nie polecalibyśmy być w centrum takiej czarnej dziury — ciśnienie wewnątrz byłoby przeogromne.
Owa teoria sprawia więc, że czarne dziury mogą wydawać się nieco bardziej... "zwyczajne". Nadal jednak pozostają niezwykle fascynującymi obiektami. Brak osobliwości nie oznacza bowiem, że znika cała aura tajemniczości. Nowe podejście do nich wytwarza jeszcze bardziej intrygujące pytania.
Zgodnie z modelem zespołu badaczy, materia wpadająca do czarnej dziury może ostatecznie wydostawać się przez białą dziurę, znajdującą się albo w innym wszechświecie, albo w odległym regionie naszego własnego. O takiej ewentualności przebąkiwano w nauce od dawna. Fizyka teoretyczna pełna jest tego typu niezwykłych koncepcji, które tylko czekają na ich przynajmniej częściowe, teoretyczne potwierdzenie. Typowo praktyczne, eksperymentalne, będzie niesamowicie trudne. Ale potencjalnie osiągalne!
Bezpośrednie obserwacje wnętrza czarnej dziury są niemożliwe, ale fizycy mają inne metody badawcze. Ogromne znaczenie mają fale grawitacyjne, czyli zmarszczki czasoprzestrzeni, które powstają podczas ekstremalnych zdarzeń w kosmosie. Dzięki nim możemy obserwować zjawiska zachodzące w niezwykle silnych polach grawitacyjnych. Jeśli nowy model jest poprawny, przyszłe obserwacje fal grawitacyjnych mogą dostarczyć nam istotnych dowodów.
Konsekwencją braku osobliwości byłoby ponadto powstanie mikroskopijnych czarnych dziur podczas odparowywania tych naprawdę dużych za pomocą promieniowania Hawkinga. I właśnie owe miniaturowe czarne dziury mogłyby stanowić część ciemnej materii. Weryfikacja tego pomysłu byłaby kolejnym przełomem w astrofizyce.
Nowy model jest intrygujący, niemniej fizycy wciąż dążą do stworzenia pełnej teorii grawitacji kwantowej, która byłaby "teorią wszystkiego" – połączeniem teorii Einsteina i mechaniki kwantowej. Mogłaby ona całkowicie usunąć osobliwości i zaoferować nam jeszcze lepsze zrozumienie wszechświata.
Czytaj również: Jak duża może być supermasywna czarna dziura? Oto odpowiedź
Ale i tak robimy właśnie krok naprzód w fizyce teoretycznej. Jesteśmy na etapie budowania teorii i symulacji matematycznych, niemniej otwiera to przed nami nowe, fascynujące kierunki badań. Być może już niedługo przekonamy się, że Wszechświat kryje mniej tajemnic, niż nam się wydawało. Na szczęście, nie stanie się przez to mniej interesujący.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
