Случајно откривено својство црне рупе које би могло промијенити физику

Оно би такође могло помоћи у обједињавању теорије релативности и квантне механике те у рјешавању познатог парадокса нестанка информација у црним рупама.

Случајно откриће

Током извођења једначина за корекције квантне гравитације за ентропију црне рупе пар физичара открио је да црне рупе имају одређени притисак на простор око себе. Тај притисак је мален и негативан, што би могло бити посљедицом тзв. Хокинговог зрачења. Наиме, Хокинг је предвидио да црне рупе емитују топлотно зрачење, због чега би морале имати одређену температуру, а такође би с временом требало да се смањују. Наравно, ако остану без материјала којима би се могле наставити хранити.

Хокингово зрачење настаје сталним претварањем флуктуација квантног вакуума у парове честица, од којих једна бјежи из црне рупе, док друга остаје заробљена унутар њеног хоризонта догађаја.

Хоризонт догађаја је граница која омеђује простор око црне рупе из којег ништа, чак ни свјетлост, када једном упадне у њега, више не може побјећи. Познато је да за свако масивно тијело, попут Земље или Мјесеца, постоји одређена брзина (брзина бијега) коју летјелица мора постићи да би се ослободила утицаја њене гравитације. У случају црне рупе унутар хоризонта догађаја та брзина би морала бити већа од брзине свјетлости.

“Наше откриће да Шваршхилдове црне рупе имају притисак и температуру још је узбудљивије с обзиром на то да је то било потпуно изненађење”, рекао је физичар и астроном Ксавијер Калмет са Универзитета Сасекс у Великој Британији.

“Ако разматрате црну рупу само унутар опште релативности, показаће се да у свом средишту има сингуларност у којој се закони физике какве познајемо морају урушавати. Надамо се да бисмо, кад се квантна теорија поља инкорпорира у општу релативност, могли пронаћи нови опис црних рупа”, додао је.

Цалмет и његов колега са Универзитета Сасекс, физичар и астроном Фолкерт Куиперс, набасали су на своје откриће док су изводили прорачуне користећи квантну теорију поља како би покушали испитати хоризонт догађаја црне рупе.

Конкретно, покушавали су разумјети флуктуације на хоризонту догађаја црне рупе које исправљају њену ентропију, мјеру прогресије од реда према хаосу.

Неочекивана величина - притисак црне рупе

Док су изводили ове израчуне, Калмет и Куиперс непрестано су наилазили на додатну величину која се јављала у њиховим једначинамаа, али требало им је неко вријеме да препознају да је оно што виде заправо притисак.

“Тренутак кад смо схватили да нам мистериозни резултат у нашим једначинама говори да је црна рупа коју смо проучавали имала притисак, након мјесеци рвања с њом, био је врло узбудљив”, рекао је Куиперс.

Тим за сада још није сигуран шта узрокује откривени притиск. Према израчунима, он је негативан и мален, износи -2Е-46 бара. За боље разумијевање колико је тај притисак мален, треба имати на уму да је ријеч о црној рупи масе сличне Сунчевој те да је притисак ваздуха на површини Земље на нивоу мора око један бар.

Из овог налаза произлази да се црна рупа скупља. Али за сада није јасно је ли то посљедица Хокинговог зрачења.

Обједињавање релативности и квантне механике

Ипак, налаз би могао имати занимљиве импликације за настојања физичара да општу релативност, која одлично функционише на макромјерилима планета, звијезда и галаксија, повежу с квантном механиком, која одлично функционише на изузетно малим мјерилима молекула, атома и субатомских честица. Ово настојање већ се деценијама сматра светим гралом физике.

Сматра се да су црне рупе кључне за то остварење. Наиме, у средишту црне рупе требало би да постоји сингуларитет који се може описати као једнодимензионална тачка изузетно велике густоће, у којој се општа релативност распада. Али са друге стране, гравитацијско поље око ње може се описати само релативистички.

Схватање како се два режима - релативност и квантна механика - могу објединити такође би могло помоћи у рјешавању једне велике енигме црних рупа. Према општј релативности, информације које нестану у црној рупи могле би нестати заувијек. Али, квантна механика не допушта могућност трајног нестанка информација.

Математичко истраживање простора-времена око црне рупе могло би помоћи у рјешавању овог парадокса.

“Наш рад је корак у овом смјеру... Иако је притисак црне рупе коју смо проучавали сићушан, чињеница да је присутан отвара више нових могућности, што укључује истраживања у астрофизици, физици честица и квантној физици”, рекао је Малмет.

Пратите нас на нашој Фејсбук и Инстаграм страници и Твитер налогу.