Numeriska simuleringar har pekat fysiker på regionen med svarta hål där fysiska lagarnas förutsägbarhet måste kränkas. I en sådan region kan systemets efterföljande tillstånd inte vara en följd av de nuvarande, vilket är omöjligt i Newtonian mekanik och klassisk elektrodynamik. En artikel med resultaten publicerades i tidskriften Physical Review Letters.
Vanligtvis talar fysiska teorier om världens determinism, framtidens förutsägbarhet: om de ursprungliga förhållandena är kända, kan man, när man känner till de fysiska lagarna, beräkna tillståndet när som helst i framtiden. En sådan teori är till exempel Newtonian mekanik. Detsamma gäller för klassisk elektrodynamik: genom att veta exakt fördelningen av elektriska och magnetiska fält i rymden kan du bestämma deras tillstånd när som helst med hjälp av Maxwells ekvationer. Även i kvantmekanik tillåter Schrödinger-ekvationen inte slumpmässighet: om vi vet exakt vågfunktionen i det första ögonblicket, så talar den entydigt om dess tidsutveckling vid något tidsintervall.
I det nya arbetet undersöker en grupp teoretiker under ledning av Vitor Cardoso från Lissabonuniversitetet en laddad stjärnas kollaps i ett svart hål och modellerar detta fenomen inom ramen för allmän relativitet. Som ett resultat visar det sig att i denna process kan en region uppstå, vars fysik inte kan förutsägas genom att känna till stjärnans initiala tillstånd.
Enligt en av teorierna inom ramen för allmän relativitet är det ett maximalt område för rymdtid som bestäms unikt av dessa initiala förhållanden. Om detta område inte är hela det befintliga utrymmet, visar det sig per definition att det finns områden vars tillstånd inte bestäms av de ursprungliga förutsättningarna. Den engelska forskaren Roger Penrose formulerade en hypotes som kallades principen om stark kosmisk censur. Han hävdar att detta inte kan hända, det vill säga att det entydiga definierbara området inte är en del av något större utrymme.
Bildningen av ett laddat svart hål beskrivet av metoden Reissner - Nordstrom bryter mot denna princip vid första anblicken, eftersom i detta fall Cauchy-horisonten bildas inuti det svarta hålet, upp till vilken rymdtid förblir smidig och bortom den kan utökas på ett oändligt antal sätt. Men å andra sidan är denna yta instabil och varje störning förstör den, leder till bildandet av en singularitet och rättvisa för principen om kosmisk censur.
Det nya arbetet undersöker en stjärnas kollaps i ett svart hål med en nästan begränsande laddning med hänsyn till den kosmologiska konstanten (Λ-term i Einsteins ekvationer). Termen är mycket liten och tas vanligtvis bara med i kosmologiska studier, men det har visats att ett positivt värde på of leder till en mer stabil Cauchy-horisont. Som ett resultat, till och med med hänsyn till störningarna, är skillnaden mellan rymdtidsparametrarna på Cauchy-horisonten inte stor, vilket gör det möjligt att lösa Einstein-ekvationerna även i själva horisonten. Detta bryter mot principen om stark kosmisk censur.
Krökningsavbrottet vid Cauchy-horisonten som uppnås i situationen för en begränsande laddning och en positiv Λ-term liknar en chockvåg i en vätska. Det visar sig att en tillräckligt stark kropp kunde tränga igenom den. Man kan föreställa sig en observatör som hoppar in i ett svart hål och korsar Cauchy-horisonten. I detta fall visar sig hans framtid vara osäker.
Beviset på giltigheten av den utförda analysen krävs fortfarande, eftersom författarna endast beaktade den linjära perturbationsteorin. Det är också värt att notera att det inte kan bildas astrofysiska svarta hål med begränsande laddningar, eftersom det inte finns sådana mycket laddade stjärnor. Cauchy-horisonten inträffar emellertid också när det gäller roterande svarta hål, även om de har färre symmetrier. Arbetet tog inte heller hänsyn till hypotetiska kvanteffekter, som kan vara starka på sådana områden.
Kampanjvideo:
