Užite si aktívne leto v letnej kolekcii Horsefeathers
Vyberte si zo širokej škály letných outfitov Horsefeathers. Osvedčia sa pri športe, na výlete v horách aj počas bežných dní v meste.
Čoskoro možno zistíme, čo tvorí vnútro čiernych dier
Čierna diera je miesto, odkiaľ nič neuniká – ani svetlo. A predsa vedci hľadajú spôsob, ako zmapovať jej vnútro.
Existuje jedno miesto vo vesmíre, o ktorom vieme, že existuje, ale nikdy ho nebudeme môcť priamo pozorovať.
Za horizontom udalostí čiernej diery totiž prestávajú platiť aj zákony fyziky, ako ich poznáme. Nič, čo tento horizont prekročí, sa už nikdy nevráti.
A predsa má práve toto miesto kľúč k najhlbšej otvorenej otázke: ako zjednotiť dve teórie, ktoré sa navzájom vylučujú?
Dve teórie, jeden problém
Moderná fyzika stojí na dvoch pilieroch. Einsteinova všeobecná teória relativity opisuje gravitáciu a správanie veľkých telies – hviezd, galaxií, zakrivenia priestoru a času.
Kvantová mechanika zasa opisuje správanie subatomárnych častíc. Obe teórie sú mimoriadne presné vo svojich oblastiach a obe sú navzájom nezlučiteľné.
„Celá hmotnosť hviezdy, teda oblasť, kde platí relativita, je stlačená do nekonečne malého bodu, kde zasa platí kvantová mechanika. Na pochopenie toho, čo sa tam deje, potrebujete obe teórie naraz,“ vysvetlil Chris Akers, fyzik z Coloradskej univerzity.
Čierne diery sú jediné miesto vo vesmíre, kde tieto dve teórie platia súčasne a kde ich teda možno konfrontovať.
Ak by sme pochopili, čo sa deje vo vnútri čiernej diery, mohli by sme nájsť aj cestu k tzv. teórii všetkého.
Čo je za hranicou
Horizont udalostí čiernej diery nie je taký, ako si ho väčšina ľudí predstavuje. Ak by sme ho prekročili, priestor by na prvý pohľad nevyzeral odlišne od priestoru mimo neho. Stále by sme videli hviezdy okolo nás a gravitačné sily by sme necítili okamžite – všetko by záviselo od rozmerov čiernej diery.
Jedna vec by sa však nezmenila: naša budúcnosť by bola spečatená. „Singularita je miesto v časopriestore, ktoré je vždy budúcnosťou niekoho, kto prešiel horizontom udalostí,“ vysvetlil Luca Iliesiu, teoretický fyzik z Kalifornskej univerzity. „Takže pád do singularity by bol nevyhnutný.“
Nebola by to však priestorová, ale časová nevyhnutnosť. Singularita totiž neleží na konkrétnom mieste v priestore, ale v budúcnosti každého, kto prekročil hranicu horizontu udalostí.
Mohlo by vás zaujímať
Vedci vytvorili miniatúrny vesmír z 24 000 atómov. Plynul v ňom aj čas
Holografická mapa
Ak však čiernu dieru nemožno pozorovať zvnútra, ako ju chceme zmapovať? Odpoveď, ku ktorej smerujú niektorí fyzici, je prekvapivá: čiernu dieru možno opísať ako dvojrozmernú štruktúru.
Stephen Hawking zistil, že čierne diery vyžarujú teplo a majú entropiu (neusporiadanosť, náhodnosť). Zásadný záver teda znie, že entropia čiernej diery narastá úmerne nie s jej objemom, ale s plochou jej horizontu udalostí.
To naznačuje, že všetky informácie o čiernej diere sú zakódované na jej dvojrozmernom povrchu. Je to podobné ako hologram, ktorý je síce plochý, ale vytvára ilúziu trojrozmerného obrazu.
„V tomto opise je čierna diera len niečo na povrchu gule,“ uviedol Akers. Mapa vnútra čiernej diery by teda nebola klasickou mapou terénu. Bol by to slovník, ktorý by prekladal medzi tým, čo sa deje vo vnútri, a tým, čo je zakódované na povrchu.
Mohlo by vás zaujímať
Vesmírne deti zatiaľ nebudú: Spermie sú vo vesmíre dezorientované
Hawkingovo žiarenie ako svedok
Jedno tajomstvo čiernych dier už veda odhalila. Nie je pravda, že by z nich nič neunikalo. Hawkingovo žiarenie je slabý tok žiarenia, ktoré vzniká pri horizonte udalostí. Dokazuje, že aj čierne diery pomaly prichádzajú o energiu a postupne sa vyparujú.
Toto žiarenie sa zdá byť náhodné, ale fyzik Luca Iliesiu uvažuje inak: Ak by sme zozbierali úplne všetko Hawkingovo žiarenie, ktoré sa uvoľní počas celého života čiernej diery, a poznali stav každého fotónu, dokázali by sme z neho rekonštruovať, čo sa dialo vo vnútri?
Táto myšlienka naznačuje, že čierne diery by mohli meniť svoje vnútro s vekom. To by bol prelom v ich chápaní. „Ak rozumiete kvantovej mechanike čiernej diery, v podstate rozumiete tomu, ako gravitácia funguje na kvantovej úrovni,“ uviedol Iliesiu.
Mapa čiernej diery neexistuje. Ale smer, ktorým sa veda vydáva, je jasnejší než kedykoľvek predtým.
Text: Zázračná planéta
Foto: Shutterstock
1/1
