Najväčší omyl modernej fyziky? Vedci priznávajú desivú chybu. Čierne diery možno neexistujú tak, ako si myslíme
Kanadský fyzik hovorí, že čierne diery, ako ich poznáme, neexistujú. O aké objekty teda ide a prečo sa už 60 rokov údajne mýlime?
Vedci sa desiatky rokov domnievali, že čierne diery už existujú, no nová teória kanadského fyzika Daryla Janzena naznačuje, že sme možno urobili logickú chybu. Podľa Janzena relatívnosť hovorí len o nevyhnutnosti vzniku čiernych dier v budúcnosti, ktorú nikdy nebudeme môcť úplne pozorovať, a nie o tom, že by sa tieto objekty už “skutočne” vytvorili, píše SciTech Daily.
Čierne diery sú zvyčajne opísané ako oblasti, kde gravitácia je taká silná, že nič neunikne. Vznikajú, keď masívne hviezdy kolabujú za kritický limit. Janzen však upozorňuje, že všetky naše pozorovania zachytávajú tieto hviezdy ešte predtým, než prekročia svoju hranicu, takže nikdy nevidíme konečný stav.
“Nevyhnutnosť nie je nutne realita,” hovorí Janzen: “ale šesťdesiat rokov sme si mysleli, že je.”
Čierne diery, ako ich poznáme neexistujú
Aby to vysvetlil, Janzen používa obraz rakety s horúcou kávou. Káva sa v dokonale izolovanej rakete ochladzuje podľa Newtonovho zákona, čo znamená, že teplota sa približuje k okolitej teplote, ale presne ju nikdy nedosiahne, iba asymptoticky v nekonečnej budúcnosti. Podobne sa arctangent času na palube rakety blíži k hodnote π/2, ale nikdy ju “neprekročí”. Všetky signály vysielané na Zem postupne slabnú kvôli červenému posunu, no teoreticky sa stále prijímajú.
Tento experiment ukazuje paradox. Pozorovatelia prijímajú signály z minulosti a vidia, že káva sa ešte neochladila, aj keď v budúcnosti by už mohla byť v rovnováhe. Z ich perspektívy nikdy nemôžu zistiť, čo sa deje “teraz” na palube rakety. Janzen tvrdí, že kolaps hviezdy do čiernej diery funguje rovnakým spôsobom. Z hľadiska vonkajšieho pozorovateľa sa svetlo vyžarované kolabujúcou hviezdou postupne stráca a hviezda sa javí, akoby stále padala k svojej “horizontálnej” hranici.
“Každý signál, ktorý zachytíme z kolabujúcej hviezdy, bol vyslaný, keď bola ešte mimo horizontu udalostí,” vysvetľuje Janzen: „To znamená, že nikdy nemôžeme s istotou potvrdiť, či hviezda už prekročila túto hranicu alebo len pokračuje v kolapse.“
Janzen nazýva tento omyl “present-tense import fallacy”, teda predpokladanie, že nevyhnutný proces už nastal, a premietanie tohto predpokladu do našich pozorovaní.
Neprehliadni
Táto myšlienka mení pohľad na všetko, čo súvisí s čiernymi dierami. Napríklad Hawkingova teória vyžarovania čiernych dier predpokladá existenciu dokončeného horizontu udalostí. Ale z vonkajšieho pohľadu všetky signály prichádzajú z hviezd, ktoré sa ešte len približujú k horizontu.
“Horizont, ktorý ešte neexistuje, nemôže žiariť do nášho vesmíru,” dodáva Janzen.
Rovnaké pravidlo platí aj pre gravitačné vlny zaznamenávané LIGO, Virgo či KAGRA. Signály zo zrážok “čiernych dier” pochádzajú z okamihu kolízie, keď objekty ešte úplne nevytvorili horizonty udalostí. Pre vonkajšieho pozorovateľa sa všetky kolízie dejú v predhorizontálnej fáze.
Čo sú teda čierne diery?
Ak Janzenova teória platí, čo sú teda tie ultra-kompaktné objekty, ktoré vidíme? Mohli by to byť telesá, ktoré sa stále kolabujú a sú len asymptoticky blízko horizontu udalostí. Niektoré hypotézy hovoria napríklad o gravahviezdach. Ide o objekty s jadrom z vákuovej energie namiesto singularity. Rovnako môže hovoriť o hviezdach z bozónov či fermiónov. Tie sú tvorené exotickými časticami a sú stabilné proti úplnému kolapsu, no stále extrémne kompaktné. Z vonkajšej perspektívy by boli prakticky nerozoznateľné od čiernych dier.
Z toho vyplýva, že čierne diery, ako ich tradične predstavujeme, možno nikdy neexistovali tak, ako si myslíme. Môžu stále kolabovať, večne sa približovať k horizontu udalostí, podobne ako káva nikdy presne nedosiahne rovnováhu. A všetky “paradoxy” čiernych dier, ako strata informácií, Hawkingové žiarenie či kozmická cenzúra, sú výsledkom tohto jemného, no kľúčového interpretačného omylu.
Janzenova práca nepopiera matematiku relativity ani singularity v rámci teórie Penrosea-Hawkinga. Ukazuje však, že interpretácia čiernych dier ako objektívne existujúcich a dokončených je otázna. Fyzika je jasná: môžeme pozorovať len to, čo sa stalo v minulosti hviezdy, a všetko “teraz” zostáva otvorené otázkou.
