Indiferent de cantitatea de dovezi pentru existența găurilor negre, acestea rămân în limitele fizicii teoretice. Datorită proprietăților lor - structura, lipsa luminii emise, locația și modul în care funcționează - găurile negre rămân în umbră. Dar nu toți oamenii de știință, inclusiv Stephen Hawking, cred că găurile negre tradiționale trebuie să rămână în mod necesar în cadrul fizicii moderne (cu toate acestea, ele pot avea soluții matematice ideale) - unii merg mai departe și spun că ar trebui să le înlocuim cu una dintre multe alternative.
Unele alternative includ gravastare, găuri de vierme hibride și stele cuarț. Anul trecut, doi astrofizicieni - Carlo Rovelli (Universitatea din Toulon, Franța) și Francesca Vidotto (Universitatea Redbound din Olanda) - au prezentat un altul: un obiect teoretic numit o stea Planck (steaua Planck). Nu înlocuiește modelul standardizat de gaură neagră ca atare, îl reimaginează.
O gaură neagră are de obicei două componente principale: orizontul evenimentelor și singularitatea în sine. Orizontul evenimentelor este destul de simplu: acesta este punctul, care traversează, nimic nu poate părăsi gaura neagră. Singularitatea (inima unei găuri negre), pe de altă parte, este mult mai dificil de înțeles.
Curbura spațiului-timp în acest punct infinit de dens devine infinită. Drept urmare, nu putem înțelege logic ceea ce se întâmplă în interiorul singularității. Și mai rău: la ceea ce ajungem încalcă mai multe reguli universale sau legi simultan.
Cea mai mare problemă are legătură cu modul în care gaura neagră procesează informații - informații care descriu proprietățile cuantice ale tot ceea ce gaura neagră a înghițit. Fizicienii spun că informația nu poate - nu ar trebui - să fie distrusă, dar asta pare să se întâmple atunci când este aspirată de inevitabila singularitate. Acest mister, numit paradoxul informațiilor despre gaura neagră, este extrem de important, dar vom reveni la el mai târziu.
Ce este o stea Planck?
Video promotional:
Steaua Planck se bazează pe ceea ce este cunoscută sub numele de ipoteza „săriturilor mari”; conform acestei teorii, universul s-a adaptat la un ciclu nesfârșit de moarte și renaștere. Cu alte cuvinte, Big Bang-ul nu a fost neapărat începutul a tot - ci doar această versiune a universului. Înaintea noastră, a existat un alt univers: după o expansiune excesivă, s-a micșorat, s-a prăbușit și a început din nou (ceva de genul reîncarnării, doar la scară cosmică).
Se crede că această revenire este precedată de contracție, opusul Big Bang-ului, când expansiunea universului se oprește într-un anumit punct - în special, când densitatea medie a spațiului-timp devine critică. După ce începe prăbușirea, toată materia existentă ar trebui să se prăbușească într-o stare superdensă (poate ceva similar cu o singularitate a găurii negre).
Revenirea va începe imediat ce materia este comprimată la scara Planck; cel puțin așa spune teoria. Oamenii de știință cred că, dacă reconsiderăm consecințele unei posibile compresii mari, noi, teoretic, putem reconsidera comportamentul găurilor negre.
Ce se întâmplă dacă, în loc să se prăbușească un miez de supernovă până la un punct infinit de dens (singularitate) - conform presupunerii noastre că așa se formează găurile negre de masă stelară - acest prăbușire este oprit de „presiunea cuantică”, care arată ca „împiedicând un electron să cadă pe nucleu atom.
Această idee în sine nu este atât de absurdă. La urma urmei, presiunea specială - degenerescența neutronică - poate opri prăbușirea unei stele la un anumit prag de masă (lăsând în urmă stelele de neutroni sau pulsarii), în timp ce degenerescența electronică îndeplinește aceeași sarcină pentru stelele care cântăresc la fel de mult ca Soarele nostru.
În plus, efectul cuantic care împiedică prăbușirea materiei la densitate infinită, cred oamenii de știință, la scară largă ar însemna că revenirea „nu are loc atunci când universul atinge dimensiunea lui Planck, așa cum era de așteptat anterior; apare atunci când densitatea energetică a materiei atinge densitatea Planck. Universul „sare” atunci când densitatea energetică a materiei atinge scara Planck, cea mai mică dimensiune posibilă din fizică”.
„Cu alte cuvinte, gravitația cuantică poate deveni relevantă atunci când volumul Universului este cu 75 de ordine de mărime mai mare decât cel al lui Planck”, scriu autorii lucrării publicate în blocul arXiv.
În căutarea stelei lui Planck
Desigur, dacă unul dintre aceste „obiecte” există, acesta va fi inimaginabil de mic (chiar și în comparație cu un atom), cu un diametru de 10 ^ -10 centimetri. Și totuși va fi cu 30 de ordine de mărime mai mare decât lungimea Planck (care este 1,61619926 x 10 ^ -35 metri).
În ceea ce privește modul în care steaua Planck va arăta către observator, iar acest lucru este cu adevărat interesant, factorul de dilatare a timpului va fi deosebit de evident. Timpul, pe măsură ce se mișcă, nu merge la fel pentru fiecare. Curge diferit pe suprafața Pământului și pe orbita Pământului joasă, deși efectul este neglijabil. Viteza la care căpușele ar trebui să varieze dramatic în jurul stelelor și planetelor masive, precum și în jurul găurilor negre.
Înainte ca lumina să traverseze orizontul evenimentelor, începe să simtă dilatația timpului. Nu putem fi siguri de acest lucru - nici măcar nu știm ce se întâmplă în găurile negre - dar unele dintre cele mai bune minți din lume sugerează că timpul se oprește aproape complet acolo. Dar nu o puteți vedea din exterior.
Dacă acest lucru este dificil de înțeles și dacă ați văzut filmul Interstellar, amintiți-vă episodul cu lumea apei. (Spoiler alert). Datorită apropierii sale de Gargantua - o gaură neagră, o gaură de vierme prin care a trecut echipa - o oră pentru oamenii de pe suprafața planetei a fost egală cu zeci de ani în altă parte. Din această cauză, și în ciuda faptului că primul om a aterizat pe această planetă cu zece ani mai devreme, este cu totul posibil ca astronautul să rămână acolo doar câteva ore până la sosirea celui de-al doilea grup. Baliza ei era activă, dar nu s-au primit transmisii.
Chiar și așa: orice stea Planck poate trăi doar cu o clipă înainte de „revenire”: o „durată aproximativă de timp de care lumina are nevoie pentru a o depăși”. Dar pentru un observator exterior, va trăi milioane sau chiar miliarde de ani … continuând să existe alături de gaura neagră în sine.
Mai puțină problemă
În acest moment, începeți să înțelegeți exact ceea ce văd fizicienii în acest model pur teoretic. În cele din urmă, revine la gaura neagră și paradoxul informațiilor. Potrivit oamenilor de știință, dacă înlocuim singularitatea cu o stea Planck, acest paradox încetează să mai fie o problemă.
Aceștia susțin că, după timpul X, găurile negre, care își pierd încet masa pe parcursul vieții, datorită emisiei treptate de radiații Hawking, se vor ciocni în cele din urmă cu expansiunea stelelor Planck în nucleele lor: la un moment dat, toate informațiile pe care le stochează vor fi lansate. …
Ce altceva? Oamenii de știință spun că stelele Planck pot „produce un semnal detectabil, de origine cuantică-gravitațională, cu o lungime de undă de ordinul 10-14 cm”. Cu alte cuvinte, ar putea exista o modalitate de a găsi una, sau cel puțin restrânge intervalul de căutare, analizând anumite semnături ale razelor gamma. Poate că am găsit deja o astfel de semnătură, pur și simplu nu știm despre ea.
Ilya Khel
