Црне рупе су међу најтајанственијим местима у свемиру; локације на којима је сама тканина простора и времена искривљена толико лоше да чак ни светлост не може да побегне из њих. Према Еинстеиновој теорији опште релативности, у њиховом средишту се налази сингуларност, место где се маса многих звезда срушила на обим тачно величине нула. Међутим, два недавна рада из физике, објављена 10. децембра у часописима Пхисицал Ревиев Леттерс и Физички преглед Д, могу навести научнике да преиспитају оно што мислимо да знамо о црним рупама. Црне рупе можда неће трајати вечно и могуће је да смо потпуно погрешно разумели њихову природу и оно што изгледају у центру, према папирима.
Ивица Еинстеинове физике
Астрономи и физичари дуго су сматрали да идеја сингуларности једноставно мора бити погрешна. Ако објекат са масом нема величину, онда има бесконачну густину. И онолико колико истраживачи бацају реч "бесконачност", такве бесконачности не постоје у природи. Уместо тога, када наиђете на бесконачност у стварној, физичкој, научној ситуацији, оно што заиста значи је да сте гурнули математику изван подручја где се она односи. Треба ти нова математика.
Лако је дати познати пример овога. Невтонов закон гравитације каже да се снага гравитационе привлачности мијења као једна у односу на удаљеност између два објекта. Дакле, ако бисте узели лопту која се налази далеко од Земље, она би имала одређену тежину. Онда, како сте га приближили Земљи, тежина би се повећавала. Доводећи ту једначину до крајности, док сте објект доводили у средиште Земље, искусио би бесконачну силу. Али није.
Уместо тога, док приближавате објект близу површине Земље, Невтонов једноставни закон гравитације више се не примењује. Морате узети у обзир стварну расподјелу масе Земље, а то значи да требате користити различите и сложеније једначине које предвиђају различито понашање. Слично томе, док Аинстеинова теорија опште релативности предвиђа да у средишту црних рупа постоји јединственост бесконачне густине, то не може бити тачно. При врло малим димензијама мора се применити нова теорија гравитације. Имамо генеричко име за ову нову теорију: Зове се квантна гравитација.
Назив квантна гравитација једноставно значи "гравитација у најмањим размерама", али фраза не подразумева специфичну теорију. Међутим, направљени су посебни теоријски приједлози који би описали гравитацију каква је у микрокосмосу. Један се предлог назива квантна гравитација петље.
Квантна гравитација петље је математички добро дефинисана и изражава ткиво простора и времена као решетке спинова мрежа, које се развијају током времена. Спин мреже су само математичка формулација која описује како честице и поља међусобно делују. С практичнијег гледишта, квантна гравитација петље предвиђа да се простор-вријеме квантизира, с најмањом могућом јединицом или дијелом простора и времена, иза чега простор-вријеме не може бити даље подијељено.
Квантна гравитација петље је тешка математичка теорија која се одупирала испитивању предвидљивих унутар црних рупа. Међутим, Абхаи Асхтекар и Јавиер Олмедо са Државног универзитета Пеннсилваниа и Парампреет Сингх са Државног универзитета Лоуисиана примијенили су квантну гравитацију петље према центру црних рупа. Они тврде да резултат није јединственост.
Њихово израчунавање предвиђа да се простор-време закриви врло снажно у близини центра црне рупе. Резултат тога је да се простор-време наставља у регион у будућности који има структуру беле рупе. Бијела рупа је попут црне рупе обрнуто, што значи да за разлику од црне рупе, која увлачи материју, бијела рупа пуца ван.
Постоји можда други начин да замислите шта им предвиђају. Добро је познато да се на јаким гравитационим пољима време успорава. А црне рупе садрже најјача гравитациона поља у свемиру. Због тога је једно могуће тумачење овог новог дела та да материја падне у црну рупу и онда „одскочи“, пуцајући масом назад у космос. Пошто је време тако споро у средини црне рупе, тај процес једноставно одузима огромно време. Ако су истраживачи тачни, у врло далекој будућности, где сада постоје црне рупе, материја ће еруптирати и шириће материју широм космоса.
Као и увек у теоријској науци, постоји много занимљивих и провокативних идеја које једноставно нису тачне, и ово је можда једна од њих. Зато је важно да ли постоји експериментална подршка за теоријске идеје попут ових.
Постоји неколико могућности. Научници су приметили врло високе енергетске појаве у свемиру које нису у потпуности објашњене. Један је постојање веома високих енергетских космичких зрака који ударају у Земљину атмосферу. Друго је оно што се назива „брзи радио рафали“, а то је када се велика количина радио енергије посматра у веома кратком року. Обје ове појаве би, у принципу, могле бити потпис црне рупе која прелази у бијелу рупу.
Сигурно је преурањено прихватити ову занимљиву нову идеју. Умјесто тога, било би разборито видјети како се одвијају текући прорачуни помоћу квантне гравитације петље. Ако се предвиђања побољшају и почну да личе на неке необјашњиве посматране астрономске појаве, могло би се десити да ће овај нови резултат објаснити како делује квантна гравитација и преобликовати наше разумевање и прошлости и будућности нашег универзума.
Дон Линцолн је истраживач физике Фермилаб. Аутор је књиге „Велики хадронски сударач: Изванредна прича о Хиггсовом бозону и другим стварима које ће вам разбити дух"(Јохнс Хопкинс Университи Пресс, 2014), и он је направио низ научних едукација видео. Прати га на Фејсбуку. Мишљења изражена у овом коментару су његова.
Дон Линцолн је овај чланак допринео Ливе Сциенце-у Гласови стручњака: Оп-Ед & Инсигхтс.
