Crne rupe možda ne kriju singularitet kakav predviđa klasična fizika?

Istraživanje teorijskih fizičara sa Univerziteta u Birmingemu i Tehnološkog univerziteta u Beču predstavlja novo teorijsko objašnjenje unutrašnje strukture crnih rupa, sugerišući da one možda nisu beskrajni kosmički ponori sa singularitetom u svom središtu, kako predviđa klasična opšta teorija relativnosti.

Autori rada smatraju da bi kvantni efekti u blizini horizonta događaja mogli značajno promeniti način na koji razumemo unutrašnjost crnih rupa i ponuditi moguće rešenje jednog od najvećih problema savremene fizike – paradoksa gubitka informacija, piše SciTech Daily.

Preporučujemo

Prema klasičnoj opštoj teoriji relativnosti Alberta Ajnštajna, crna rupa nastaje kada se masivna zvezda uruši pod dejstvom sopstvene gravitacije, formirajući oblast beskonačne gustine poznatu kao singularitet, okruženu horizontom događaja iz kojeg ništa, pa ni svetlost, ne može da pobegne. Međutim, kada se u ovaj opis uključe principi kvantne mehanike, pojavljuje se ozbiljan teorijski problem. Ukoliko bi informacije o materiji koja upadne u crnu rupu bile zauvek izgubljene nakon njenog postepenog isparavanja putem Hokingovog zračenja, bio bi narušen jedan od osnovnih principa kvantne fizike – očuvanje informacija.

Kako bi pokušali da razreše ovaj paradoks, istraživači su analizirali ponašanje kvantnih polja u ekstremno jakom gravitacionom polju u blizini horizonta događaja. Njihovi matematički modeli ukazuju da kvantne fluktuacije stvaraju efektivni pritisak koji sprečava potpuni gravitacioni kolaps materije u singularitet.

Prema ovom modelu, u uslovima ekstremne gustine kvantni efekti postaju dominantni, zbog čega klasični opis opšte relativnosti više nije dovoljan za objašnjenje unutrašnje strukture crne rupe. Umesto beskonačne tačke u centru, unutrašnjost bi mogla predstavljati izuzetno gusto kvantno stanje koje čuva informacije o materiji koja je u nju dospela.

Takav pristup menja i način na koji se posmatra horizont događaja. U okviru predloženog modela, on nije samo jednosmerna granica bez povratka, već dinamična kvantna oblast u kojoj informacije ostaju sačuvane kroz složene kvantne korelacije. Umesto da budu trajno uništene, informacije bi tokom veoma dugog procesa Hokingovog zračenja mogle postepeno da se vraćaju u spoljašnji svemir. Na taj način bilo bi moguće uskladiti predviđanja opšte teorije relativnosti sa osnovnim principima kvantne mehanike, što predstavlja jedan od najvećih ciljeva savremene teorijske fizike.

Iako je reč o teorijskom radu koji će zahtevati dodatne matematičke analize i buduće pokušaje eksperimentalne provere, autori smatraju da bi posmatranja gravitacionih talasa nastalih pri sudarima i spajanjima crnih rupa mogla pružiti podatke koji bi pomogli u proceni ispravnosti ovakvih modela.

Rezultati istraživanja ne predstavljaju konačan odgovor na pitanje šta se zaista nalazi u unutrašnjosti crne rupe, ali predstavljaju značajan korak ka razumevanju kvantne gravitacije i mogućem ujedinjenju dva najveća stuba moderne fizike – opšte teorije relativnosti i kvantne mehanike.

Ukoliko se ovakav pristup potvrdi, crne rupe više ne bi bile posmatrane kao kosmički objekti koji nepovratno uništavaju informacije, već kao izuzetno složeni kvantni sistemi u kojima se one čuvaju i evoluiraju na način koji tek počinjemo da razumemo.

(Telegraf Nauka / SciTech Daily)