Oavsett mängden bevis för förekomsten av svarta hål, förblir de inom gränserna för teoretisk fysik. På grund av deras egenskaper - struktur, brist på utsänt ljus, läge och hur de fungerar - förblir svarta hål i skuggorna. Men inte alla forskare, inklusive Stephen Hawking, anser att traditionella svarta hål nödvändigtvis måste förbli inom ramen för modern fysik (de kan dock ha perfekta matematiska lösningar) - vissa går längre och hävdar att vi bör ersätta dem med en av de många alternativ.
Några alternativ inkluderar gravastars, hybrid maskhål och kvarkstjärnor. Förra året presenterade två astrofysiker - Carlo Rovelli (University of Toulon, Frankrike) och Francesca Vidotto (University of Redbound i Nederländerna) - en annan: ett teoretiskt objekt som kallas en Planck-stjärna (Planck-stjärna). Den ersätter inte den standardiserade svarta hålmodellen som sådan, den föreställer sig den.
Ett svart hål har vanligtvis två huvudkomponenter: händelsehorisonten och singulariteten i sig. Händelsehorisonten är ganska enkel: det är en punkt som korsar vilken ingenting kan lämna det svarta hålet. Singulariteten (hjärtat i ett svart hål) är å andra sidan mycket svårare att förstå.
Rymdtidens krökning vid denna oändligt täta punkt blir oändlig. Som ett resultat kan vi inte logiskt förstå vad som händer inuti singulariteten. Ännu värre: det vi nått strider mot flera universella regler eller lagar på en gång.
Det största problemet är hur det svarta hålet behandlar information - information som beskriver kvantegenskaperna hos allt som det svarta hålet har svalt. Fysiker säger att information inte kan - bör inte - förstöras, men det verkar vara vad som händer när den sugs in av den oundvikliga singulariteten. Detta mysterium, som kallas informationsparadoxen för svarta hål, är oerhört viktigt, men vi kommer tillbaka till det senare.
Vad är en Planck-stjärna?
Kampanjvideo:
Planck-stjärnan förlitar sig på vad som är känt som hypotesen”big bounce”; enligt denna teori har universum anpassat sig till en oändlig cykel av död och återfödelse. Med andra ord var Big Bang inte nödvändigtvis början på allt - bara den här versionen av universum. Före vårt fanns det ett annat universum: efter överdriven expansion, kom det samman, kollapsade och började igen (något som reinkarnation, bara i en kosmisk skala).
Man tror att denna rebound föregås av sammandragning, det motsatta av Big Bang, när universums expansion stannar vid en viss punkt - i synnerhet när den genomsnittliga tätheten i rymdtid blir kritisk. Efter att kollapsen börjat bör all befintlig materia dras in i ett supertätt tillstånd (kanske något som liknar ett svart håls singularitet).
Rebounden börjar så snart ärendet komprimeras till Planck-skalan. det är åtminstone vad teorin säger. Forskare tror att om vi omprövar konsekvenserna av en eventuell stor kompression, kan vi i teorin ompröva beteendet hos svarta hål.
Vad händer om, istället för att en supernovakärna kollapsar till en oändligt tät punkt (singularitet) - enligt vårt antagande att så här bildas svarta hål med stjärnmassa - upphävs denna kollaps av "kvanttryck", som ser ut som något som "hindrar en elektron från att falla på kärnan atom ".
Denna idé i sig är inte så absurd. När allt kommer omkring kan specialtryck - neutrondegenerering - stoppa en stjärnas kollaps vid ett visst masströskelvärde (lämnar neutronstjärnor eller pulsarer bakom sig), medan elektrondegenerering utför samma uppgift för stjärnor som väger lika mycket som vår sol.
Dessutom tror den kvanteffekten som förhindrar att materia kollapsar till oändlig densitet i stor skala skulle innebära att rebounden”inte inträffar när universum når Plancks storlek, som tidigare förväntat; det inträffar när materiets energitäthet når Planck-densiteten. Universum "studsar" när materiets energitäthet når Planck-skalan, minsta möjliga storlek i fysik."
"Med andra ord kan kvantgravitationen bli relevant när universums volym är 75 storleksordningar större än Plancks volym", skriver författarna till artikeln publicerad i arXiv-blocket.
På jakt efter Plancks stjärna
Naturligtvis, om ett av dessa "objekt" existerar, kommer det att vara otänkbart litet (även i jämförelse med en atom) med en diameter på 10 ^ -10 centimeter. Och ändå kommer det att vara 30 storleksordningar större än Planck-längden (som är 1.61619926 x 10 ^ -35 meter).
När det gäller hur Planck-stjärnan kommer att se ut för observatören, och detta är verkligen intressant, kommer tidsutvidgningsfaktorn att vara särskilt tydlig. Tiden, när den rör sig, går inte samma sak för var och en. Det flyter annorlunda på jordens yta och i låg jordbana, även om effekten är försumbar. Hastigheten vid vilken tid fästingar bör variera dramatiskt runt massiva stjärnor och planeter och runt svarta hål.
Innan ljuset passerar händelsehorisonten börjar det känna tidsutvidgningen. Vi kan inte vara säkra på detta - vi vet inte ens vad som händer i svarta hål - men några av de bästa hjärnorna i världen föreslår att tiden nästan helt slutar där. Men du kan inte se det från utsidan
Om detta är svårt att förstå, och om du har sett filmen Interstellar, kom ihåg avsnittet med vattenvärlden. (Spoiler varning). På grund av sin närhet till Gargantua - ett svart hål, ett maskhål genom vilket laget passerade - var en timme för människor på planetens yta lika med tiotals år någon annanstans. På grund av detta, och trots att den första mannen landade på denna planet tio år tidigare, är det möjligt att den kvinnliga astronauten bara stannade där i ett par timmar tills den andra gruppen anlände. Hennes fyr var aktiv men inga överföringar mottogs.
Ändå: vilken Planck-stjärna som helst kan leva bara ett ögonblick före "rebound": en ungefärlig "tid som ljuset behöver för att övervinna det." Men för en extern observatör kommer den att leva i miljoner eller till och med miljarder år … fortsätter att existera vid sidan av det svarta hålet.
Mindre problem
Vid denna tidpunkt börjar du förstå exakt vad fysiker ser i denna rent teoretiska modell. I slutändan återgår det till det svarta hålet och informationsparadoxen. Enligt forskare upphör denna paradox att vara ett problem om vi ersätter singulariteten med en Planck-stjärna.
De hävdar att efter tid X kommer svarta hål, som långsamt tappar massa under sin livstid på grund av den gradvisa utsläppen av Hawking-strålning, så småningom kolliderar med expansionen av Planck-stjärnor i sina kärnor: någon gång kommer all information som lagras att släppas …
Vad annars? Forskare säger att Planck-stjärnor kan "producera en detekterbar signal, med kvant-gravitationell ursprung, med en våglängd i storleksordningen 10-14 cm." Med andra ord kan det finnas ett sätt att hitta en, eller åtminstone begränsa sökområdet genom att titta på vissa gammastrålsignaturer. Kanske har vi redan hittat en sådan signatur, vi vet bara inte om den.
Ilya Khel
