Kolaps hviezdy môže mať zvláštnejší koniec, než sme si mysleli. Vo vnútri sa podľa fyzikov môže zrodiť mini vesmír
Kolaps masívnej hviezdy sa nemusí vždy skončiť klasickou čiernou dierou. Nový model ukazuje, ako by vo vnútri mohol vzniknúť mini vesmír a exotický gravastar.
Vesmír je plný záhad dovtedy, kým ich nevieme vysvetliť. Jednou z nich je aj kolaps masívnej hviezdy. Vieme, že keď hviezde dôjde palivo, gravitácia začne vyhrávať. No čo presne sa deje v jej najhlbšom vnútri v posledných okamihoch, zostáva jednou z najťažších otázok fyziky. Vedci sa ju preto snažia riešiť aspoň teoreticky, pretože priamo nazrieť do takéhoto procesu zatiaľ nevieme. Na tému upozornil portál Phys.org.
Hoci čierne diery dnes berieme ako prirodzenú súčasť vesmíru, ich vnútro zostáva pre fyziku problémom. Niektorí vedci preto skúmajú aj možnosť, že časť objektov, ktoré považujeme za čierne diery, môže byť v skutočnosti niečím trochu iným. Nie preto, že by čierne diery zrazu prestali dávať zmysel. Skôr preto, že ich najhlbšia podstata stále naráža na hranice našich teórií.
Najskôr si treba ale pripomenúť základ. Hviezdy počas svojho života vyrábajú energiu jadrovou fúziou. Tento proces vytvára tlak smerom von a vyvažuje gravitáciu, ktorá sa snaží hviezdu stiahnuť dovnútra. Keď sa jadrové palivo minie, tlak slabne a hviezda sa začne rúcať pod vlastnou váhou. Pri veľmi hmotných hviezdach má tento proces podľa tradičného pohľadu viesť k vzniku čiernej diery. Teda objektu tak hustého, že z jeho okolia nedokáže uniknúť ani svetlo.
Gravastary by sa zvonka podobali na čierne diery, no vo vnútri by fungovali inak
Problém je, že práve pri čiernych dierach sa fyzika dostáva na veľmi tenký ľad. V ich centre by sa podľa klasickej všeobecnej relativity mala nachádzať singularita. To je miesto s nekonečnou hustotou a nekonečným zakrivením časopriestoru. Lenže keď sa vo fyzike objaví nekonečno, je to často signál, že naše rovnice už nevedia realitu opísať úplne.
Ďalšou komplikáciou je horizont udalostí. Ide o hranicu, spoza ktorej sa už nič nevráti späť. Všetko, čo ju prekročí, zostáva pre nás nedostupné. Aj preto sa roky diskutuje o tom, čo sa deje s informáciou, ktorá do čiernej diery spadne, hoci do hry vstupuje aj takzvané Hawkingovo žiarenie.
Neprehliadni
Práve preto fyzici skúmajú aj alternatívne modely. Jedným z nich sú gravastary. Ide zatiaľ o hypotetické objekty, ktoré by sa zvonka mohli správať podobne ako čierne diery. Ich vnútro by však neobsahovalo singularitu. Vypĺňať by ho mala temná energia, teda forma energie, ktorá pôsobí proti gravitačnému kolapsu.
Laicky povedané, gravitácia by sa snažila objekt stlačiť do čoraz menšieho priestoru, zatiaľ čo temná energia by tlačila opačným smerom. Výsledkom by bol extrémne hustý a kompaktný objekt, ale bez nekonečných hodnôt, ktoré robia klasické čierne diery tak problematickými.
Nový model ukazuje, ako by sa gravastar mohol zrodiť pri kolapse hviezdy
Dlho však chýbala odpoveď na jednoduchú otázku. Ak gravastary existujú, ako vlastne vzniknú? Doteraz šlo najmä o zaujímavý matematický nápad. Fyzici Daniel Jampolski a Luciano Rezzolla teraz predstavili riešenie Einsteinových rovníc, ktoré opisuje možný scenár ich vzniku.
Ich výpočty naznačujú, že v extrémne stlačenej hmote kolabujúcej hviezdy môže vzniknúť akýsi vnútorný mini vesmír. Nejde o nový vesmír v sci fi zmysle, ale o oblasť, ktorá sa začne rozpínať podobným spôsobom, ako sa po Veľkom tresku rozpínal náš vesmír. Aj tu by hlavnú úlohu zohrávala temná energia.
Toto rozpínanie by pôsobilo proti gravitácii. Hmota by sa ďalej rútila dovnútra, no vnútorný priestor by sa rozpínal smerom von. Ak by sa tieto dva procesy dostali do rovnováhy, kolaps by sa mohol zastaviť ešte pred vznikom klasickej čiernej diery.
Čierne diery tým nekončia, no gravastary ukazujú inú možnosť
Zaujímavé je, že takýto mini vesmír by podľa modelu nemusel vzniknúť hneď na začiatku kolapsu. Objaviť sa môže až veľmi neskoro, keď je hmota stlačená do extrémnych hustôt a hviezda je už takmer na hranici vzniku čiernej diery. Práve v takýchto podmienkach môžu vstúpiť do hry fyzikálne javy, ktoré dnes ešte nepoznáme.
To však neznamená, že vedci práve vyvrátili čierne diery. Samotní autori upozorňujú, že čierne diery zostávajú najjednoduchším a najlepšie podloženým vysvetlením konca veľmi hmotných hviezd. Gravastary sú zatiaľ hypotéza. Ich existenciu by museli potvrdiť pozorovania, napríklad cez gravitačné vlny alebo drobné rozdiely v správaní hmoty okolo extrémne kompaktných objektov.
Význam nového modelu je inde. Ukazuje, že aj Einsteinove rovnice môžu v extrémnych podmienkach ukrývať viac možností, než sa zdalo. Čierne diery kedysi tiež pôsobili ako zvláštna matematická predstava. Dnes patria medzi najdôležitejšie objekty astrofyziky. Či podobnú cestu niekedy prejdú aj gravastary, zatiaľ nikto nevie. No ak sa ukáže, že niektoré „čierne diery“ sú v skutočnosti iné objekty, naše chápanie konca hviezd sa bude musieť znova prepísať.
