Uanset mængden af beviser for eksistensen af sorte huller forbliver de inden for grænserne for teoretisk fysik. På grund af deres egenskaber - struktur, mangel på udsendt lys, placering og hvordan de fungerer - forbliver sorte huller i skyggen. Men ikke alle forskere, inklusive Stephen Hawking, mener, at traditionelle sorte huller nødvendigvis skal forblive inden for rammerne af moderne fysik (de kan dog have ideelle matematiske løsninger) - nogle går længere og hævder, at vi skal erstatte dem med en af de mange alternativer.
Nogle alternativer inkluderer gravastarer, hybrid ormehuller og kvarkstjerner. Sidste år præsenterede to astrofysikere - Carlo Rovelli (University of Toulon, Frankrig) og Francesca Vidotto (University of Redbound i Holland) en anden: et teoretisk objekt kaldet en Planck-stjerne (Planck-stjerne). Den erstatter ikke den standardiserede sorthulsmodel som sådan, den forestiller den igen.
Et sort hul har normalt to hovedkomponenter: begivenhedshorisonten og selve singulariteten. Begivenhedshorisonten er ret enkel: det er et punkt, der krydser hvilket intet kan forlade det sorte hul. Singulariteten (hjertet af et sort hul) er derimod meget sværere at forstå.
Rumtidens krumning på dette uendeligt tætte punkt bliver uendelig. Som et resultat kan vi ikke logisk forstå, hvad der sker inde i singulariteten. Endnu værre: det, vi når frem til, overtræder adskillige universelle regler eller love på én gang.
Det største problem har at gøre med den måde, hvorpå det sorte hul behandler information - information, der beskriver kvanteegenskaberne for alt, hvad det sorte hul har slugt. Fysikere siger, at information ikke kan - burde - ødelægges, men det ser ud til, hvad der sker, når den suges ind af den uundgåelige singularitet. Dette mysterium, kaldet det sorte huls informationsparadoks, er ekstremt vigtigt, men vi vender tilbage til det senere.
Hvad er en Planck-stjerne?
Salgsfremmende video:
Planck-stjernen er afhængig af, hvad der er kendt som hypotesen om "big bounce"; ifølge denne teori har universet tilpasset sig en endeløs cyklus af død og genfødsel. Med andre ord var Big Bang ikke nødvendigvis starten på alt - bare denne version af universet. Før vores var der et andet univers: efter overdreven ekspansion trak det sig sammen, kollapsede og startede igen (noget som reinkarnation, kun i en kosmisk skala).
Det antages, at dette rebound forud for sammentrækning, det modsatte af Big Bang, når udvidelsen af universet stopper på et bestemt tidspunkt - især når den gennemsnitlige tæthed af rumtid bliver kritisk. Efter sammenbruddet begynder, bør al eksisterende materie kollapse i en supertæt tilstand (måske noget der ligner et sort hul singularitet).
Reboundet begynder, så snart sagen er komprimeret til Planck-skalaen; det er i det mindste hvad teorien siger. Forskere mener, at hvis vi genovervejer konsekvenserne af en mulig stor kompression, kan vi i teorien genoverveje opførelsen af sorte huller.
Hvad hvis i stedet for en supernova-kerne kollapser til et uendeligt tæt punkt (singularitet) - ifølge vores antagelse, at det er sådan, der dannes sorte huller med stjernemasse - stoppes dette sammenbrud af "kvantetryk", der ligner "forhindrer en elektron i at falde på kernen atom ".
Denne idé i sig selv er ikke så absurd. Når alt kommer til alt kan specielt tryk - neutrondegenerering - stoppe sammenbruddet af en stjerne ved en bestemt massetærskel (efterlader neutronstjerner eller pulsarer bagud), mens elektrondegenerering udfører den samme opgave for stjerner, der vejer så meget som vores sol.
Derudover mener forskerne i stor skala, at den kvanteeffekt, der forhindrer stof i at kollapse til uendelig tæthed, ville betyde, at reboundet “ikke forekommer, når universet når Planck-størrelse som tidligere forventet; det sker, når energitætheden af materie når Planck-densiteten. Universet "spretter", når energitætheden af materie når Planck-skalaen, den mindste mulige størrelse i fysik."
”Med andre ord kan kvantegravitation blive relevant, når universets volumen er 75 størrelsesordener større end volumenet af Planck,” skriver forfatterne af papiret, der er offentliggjort i arXiv-blokken.
På jagt efter Plancks stjerne
Selvfølgelig, hvis et af disse "objekter" eksisterer, vil det være ufatteligt lille (selv i sammenligning med et atom) med en diameter på 10 ^ -10 centimeter. Og alligevel vil det være 30 størrelsesordener større end Planck-længden (som er 1.61619926 x 10 ^ -35 meter).
Med hensyn til hvordan Planck-stjernen vil se ud for observatøren, og dette er virkelig interessant, vil faktoren for tidsudvidelse være særlig tydelig. Tiden, når den bevæger sig, går ikke ens for hver eneste. Det flyder forskelligt på jordoverfladen og i lav jordbane, selvom effekten er ubetydelig. Den hastighed, hvormed flåt skal variere dramatisk omkring massive stjerner og planeter samt omkring sorte huller.
Før lyset krydser begivenhedshorisonten, begynder det at mærke tidsudvidelsen. Vi kan ikke være sikre på dette - vi ved ikke engang, hvad der foregår inde i sorte huller - men nogle af de bedste sind i verden antyder, at tiden næsten helt stopper der. Men du kan ikke se det udefra.
Hvis dette er svært at forstå, og hvis du har set filmen Interstellar, skal du huske episoden med vandverdenen. (Spoiler alarm). På grund af sin nærhed til Gargantua - det sorte hul, ormehullet, som holdet passerede igennem - var en time for mennesker på planetens overflade lig med titusinder af andre steder. På grund af dette, og på trods af at den første mand landede på denne planet ti år tidligere, er det muligt, at den kvindelige astronaut kun blev der i et par timer, indtil den anden gruppe ankom. Hendes fyr var aktiv, men ingen transmissioner blev modtaget.
Alligevel: enhver Planck-stjerne kan kun leve et øjeblik før "rebound": en omtrentlig "længde tid, som lyset har brug for for at overvinde det." Men for en ekstern observatør vil den leve i millioner eller endda milliarder af år … fortsætte med at eksistere ved siden af selve det sorte hul.
Mindre problem
På dette tidspunkt begynder du at forstå præcis, hvad fysikere ser i denne rent teoretiske model. I sidste ende vender det tilbage til det sorte hul og informationsparadoxet. Ifølge forskere, hvis vi erstatter singulariteten med en Planck-stjerne, ophører dette paradoks med at være et problem.
De hævder, at sorte huller, som langsomt mister masse i løbet af deres levetid på grund af den gradvise emission af Hawking-stråling, efter en tid X til sidst vil kollidere med udvidelsen af Planck-stjerner i deres kerner: På et tidspunkt frigives al den information, den gemmer. …
Hvad ellers? Forskere siger, at Planck-stjerner kan "producere et detekterbart signal af kvantegravitationel oprindelse med en bølgelængde i størrelsesordenen 10-14 cm." Med andre ord kan der være en måde at finde en, eller i det mindste indsnævre søgeområdet ved at se på bestemte gammastrålesignaturer. Måske har vi allerede fundet en sådan signatur, vi ved det bare ikke.
Ilya Khel
