Keby ste sa ponorili do čiernej diery (niečo, čo by sme neodporúčali), pravdepodobne by ste našli v strede jedinečnosť alebo nekonečne malý a hustý bod. Alebo to je to, čo fyzici vždy mysleli.
Ale teraz vedci naznačujú, že niektoré čierne diery nemusia byť vôbec čiernymi dierami. Namiesto toho to môžu byť čudné objekty plné temnej energie - tajomná sila, ktorá sa myšlienkou tlačí na hranice vesmíru a spôsobuje, že sa rozširuje stále rastúcou rýchlosťou.
„Ak by sme si mysleli, že čierne diery sú v skutočnosti objekty bez singularit, potom zrýchlené rozšírenie nášho vesmíru je prirodzeným dôsledkom Einsteinovej teórie všeobecnej relativity,“ povedal Kevin Croker, astrofyzik na Havajskej univerzite v Mānoa.
Croker a kolega opisujú túto myšlienku v novej štúdii uverejnenej online 28. augusta v Astrofyzikálnom časopise. Ak majú pravdu a jedinečnosť v strede čiernej diery by mohla byť nahradená podivnou energiou, ktorá odhadzuje všetko od seba, čo by mohlo prevratiť spôsob, akým uvažujeme o týchto hustých objektoch.
Duo nebolo na odhalenie toho, čo je vo vnútri čiernej diery. Croker a Joel Weiner, emeritný profesor matematiky na tej istej univerzite, hľadeli na Friedmannove rovnice, ktoré sú zjednodušené Einsteinovou teóriou všeobecnej relativity. (Relativita opisuje, ako sa vesmírny čas a hmota deformujú.) Fyzici používajú Friedmanove rovnice na opis expanzie vesmíru, čiastočne preto, lebo matematika je jednoduchšia ako v Einsteinovom tele rovníc popisujúcich relativitu. Tím zistil, že aby sa Friedmannove rovnice správne zapísali, s ultradenzálnymi a izolovanými oblasťami vesmíru, ako sú neutrónové hviezdy a čierne diery, sa musí zaobchádzať rovnako matematicky ako so všetkými ostatnými oblasťami. Predtým sa kozmológovia domnievali, že bolo rozumné ignorovať vnútorné podrobnosti ultradenzióznych a izolovaných oblastí, ako napríklad vnútro čiernej diery.
„Ukázali sme, že existuje len jeden spôsob, ako správne,“ povedal Croker pre Live Science. „A ak to urobíte jedným spôsobom, ktorý je správnym spôsobom, nájdete nejaké zaujímavé veci.“
Nové výsledky naznačujú, že všetka temná energia potrebná na urýchlené rozšírenie vesmíru by mohla byť obsiahnutá v týchto alternatívach k čiernym dieram. Vedci to objavili v matematike potom, čo opravili spôsob, ako napísať Friedmanove rovnice. A v následnom dokumente predloženom v Astrofyzikálnom časopise a uverejnenom 7. septembra v predtlačovom časopise arXiv ukázali, že tieto alternatívy k čiernym dieram, ktoré sa nazývajú Generické objekty temnej energie (GEODE), by tiež mohli pomôcť vysvetliť zvláštnosti v gravitačnej- pozorovania vĺn od roku 2016.
Matematika z Friedmannových rovníc ukázala, že v priebehu času tieto ultradense objekty pribúdajú na váhe jednoducho kvôli expanzii vesmíru, aj keď nie je k dispozícii žiadny materiál, ktorý by mohol konzumovať. Rovnako ako svetlo cestujúce cez rozširujúci sa priestor stráca energiu - efekt známy ako červený posun - hmota stráca na váhe aj pri rozširovaní priestoru. Účinok je zvyčajne taký malý, že ho nemožno vidieť. Ale v ultrafialovom materiáli s veľmi silnými tlakmi vo vnútri, známym ako relativistický materiál, sa účinok stane viditeľným. Temná energia je veľmi relativistická a jej tlak pôsobí na rozdiel od normálnej hmoty a svetla - takže objekty z nej (ako napríklad tieto hypotetické GEODE) priberajú na váhe v priebehu času.
"Svetlo je niečo divné. Chová sa protiľahlo, mnohými spôsobmi," uviedol Croker. „Ľudia nečakali, že toto správanie sa môže prejaviť aj v iných objektoch. Ukázali sme však, že to vidíte v inom objekte,“ konkrétne v GEODE.
GEODE boli prvýkrát navrhnuté ako nápad v 60. rokoch, ale matematika, ktorá ich podporovala, bola vypracovaná až nedávno. Ukázalo sa však, že tieto divné objekty by mohli tiež poskytnúť jednoduché vysvetlenie pozorovaných fúzií veľkých čiernych dier. V roku 2016 členovia spolupráce na laserovom interferónovom gravitačnom vlnovom observatóriu (LIGO) -Virgo oznámili, že mali vôbec prvé pozorovania fúzií čiernych dier, ale vypočítané hmotnosti predpokladaných čiernych dier boli neočakávané - vedci očakávali, že tieto masy budú buď oveľa vyššie alebo nižšie.
Ale GEODE na rozdiel od tradičných čiernych dier pribúdajú v priebehu času. Keby sa dve GEODE, ktoré sa vytvorili v mladšom vesmíre, nakoniec zrazili, v čase, keď by sa zrazili, narástli by väčšie ako typické čierne diery. V tomto okamihu by sa hmotnosti GEODE zhodovali s masami pozorovanými pri zrážke pozorovanej spoločnosťou LIGO-Panna. Namiesto toho, aby museli predstavovať vysoko špecifickú situáciu, ktorá viedla k fúzii, by GEODE mohli poskytnúť jednoduchšie riešenie na vysvetlenie pripomienok.
Nie všetci vedci sú však presvedčení. Nový opis týchto predmetov je „kontraintuitívny a ťažko stráviteľný“, povedal Vitor Cardoso, profesor fyziky na Instituto Superior Técnico v portugalskom Lisabone, ktorý sa štúdie nezúčastnil. Dodal však: „Páči sa mi myšlienka nájsť alternatívy k čiernym dieram - núti nás to posilňovať paradigmu čiernych dier. Niekedy je tiež ťažké nájsť veci, ak ich nebudeme hľadať.“
