Výskumníci predstavili čiernu dieru, ktorú dokážeme pochopiť: Ich model môže vyriešiť najväčšiu záhadu vesmíru!

Čierne diery sú pravdepodobne tie najbizarnejšie objekty, aké môžeme vo vesmíre nájsť. Ich gravitačnej sile nedokáže uniknúť ani svetlo, najrýchlejšia vec vo vesmíre a naše fyzikálne zákony sa vo vnútri tohto objektu rozpadajú.  

Čierne diery ako objekty vychádzajú typicky z Einsteinovej teórie všeobecnej relativity. Podľa tejto definície ide o objekty, ktoré majú vo svojom jadre singularitu, teda bod s nekonečnou hustotou. Vo svete vedy ale všeobecne platí, že ak v matematickej rovnici dosiahneme singularitu, teda nekonečno, buď nám chýba dôležitá časť informácie alebo sme niekde urobili chybu.  

Výskumníci z University of Barcelona vo svojej novej štúdii našli spôsob, ako by mohli čierne diery vznikať čisto len cez gravitačnú silu. Ich zistenia nám môžu pomôcť pochopiť kvantovú povahu gravitácie a skutočnú štruktúru časopriestoru.  

Čierna diera, ktorú vieme pochopiť

Alternatívne modely čiernych dier pomerne často pracujú s takzvanou “exotickou hmotou”. Ide o druh hmoty, ktorý sa vyznačuje neobvyklými vlastnosťami, ktoré nenájdeme v bežnej hmote. Exotická hmota má podľa teórie negatívnu energetickú hustotu, vytvára odpudivú silu namiesto gravitácie a dokáže porušiť určité energetické podmienky stanovené všeobecnou teóriou relativity.  

Exotická hmota zatiaľ existuje len na papieri a nebola pozorovaná vo vesmíre. Napriek tomu sa používa pri popisovaní viacerých hypotetických konceptov, napríklad červích dier, cestovania nadsvetelnou rýchlosťou a ako vysvetlenie pre singularitu čiernej diery. 

“V rámci našej práce sme dokázali, že čistá gravitácia, bez akýchkoľvek dodatočných polí, môže generovať obyčajnú čiernu dieru bez singularity. Náš model predstavuje výrazné odklonenie od akceptovaných teórií a zjednodušuje podmienky potrebné pre vznik čiernych dier. Na našom modeli je nádherné to, že sa zakladá len na modifikácií Einsteinových rovníc, ktoré prirodzene predpovedala kvantová gravitácia. Nepotrebujeme žiadne ďalšie komponenty,” vysvetlil Pablo A. Cano, jeden z autorov štúdie.  

Autori štúdie vysvetľujú, že ich interpretácia čiernych dier funguje v akomkoľvek časopriestore, ktorý má päť alebo viac dimenzií. Hoci to znie zvláštne, autori zároveň jedným dychom dodávajú, že toto rozhodnutie vykonali len pre uľahčenie už tak dosť komplexnej matematickej rovnice. Rovnaké výsledky platia aj v našom tradičnom štvordimenzionálnom priestore.  

“Väčšina vedcov sa zhoduje na tom, že singularity všeobecnej teórie relativity musíme nakoniec vyriešiť, hoci veľa toho o tomto procese nevieme. Naša práca ponúka prvý mechanizmus, ktorý by nás k riešeniu mohol dostať. Zatiaľ ale ostáva nejasným, akým mechanizmom bráni príroda vzniku singularít vo vesmíre,” hovorí Robie Hennigar, spoluautor štúdie.  

Nová štúdia sa pozrela aj na termodynamické vlastnosti obyčajných čiernych dier tak, ako ich simulovali v novom modeli. Ukázalo sa, že aj takto vysvetlené čierne diery sedia s termodynamickými zákonmi. Tento súlad s dôležitými fyzikálnymi zákonmi výskumníkom dáva nádej na aplikovanie tohto modelu v praxi. Stále ale nemajú dobojované.  

Riešenie najväčšej kozmickej záhady

V ďalších krokoch umiestnia svoj model do štvordimenzionálneho vesmíru, v ktorom existujeme. Následne túto interpretáciu čiernych dier podrobia rôznym astrofyzikálnym scenárom. Cieľom týchto expertov je zistiť, či je ich model stabilný aj v rôznych praktických situáciách a či sa zhoduje s pozorovaniami čiernych dier, ktoré sme doteraz zaznamenali.  

Ak sa všetko potvrdí, táto štúdia by mohla byť revolučná. Momentálne je vnútro čiernej diery jednou obrovskou záhadou. Práca výskumníkov nám však prináša pohľad na čiernu dieru, ktorá dokáže existovať bez singularity. V praxi to znamená, že by sme mohli zistiť, čo sa eventuálne stane s hmotou, ktorá do čiernej diery padne. Vieme, že čokoľvek, čo do čiernej diery padne, už nemá šancu vyjsť, no čo presne sa deje s hmotou za hranicou horizontu udalostí je nejasné. Hoci zatiaľ nič nie je isté, nový výskum vedcov nám ponúka jedinečnú šancu, ako odštartovať úplne novú kategóriu výskumov najzáhadnejších objektov vo vesmíre.