Przejdź do treści

Nowe teorie odpowiadające na podstawowe pytania dotyczące czarnych dziur

img

Gdy gwiazdy się zapadają, mogą tworzyć czarne dziury, które są wszędzie, w całym Wszechświecie, dlatego ważne jest, aby je badać. Czarne dziury to tajemnicze obiekty z zewnętrzną krawędzią zwaną horyzontem zdarzeń, która więzi wszystko, łącznie ze światłem. Ogólna teoria względności Einsteina przewiduje, że gdy obiekt wpadnie pod horyzont zdarzeń, kończy w środku czarnej dziury, zwanym osobliwością, gdzie jest całkowicie zmiażdżony. W punkcie osobliwości przyciąganie grawitacyjne jest nieskończone i wszystkie znane prawa fizyki się załamują, łącznie z teorią Einsteina. Fizycy teoretyczni poprzez skomplikowane równania matematyczne zastanawiali się, czy osobliwość rzeczywiście istnieje, jak dotąd jednak z niewielkim powodzeniem. Prof. Parampreet Singh z Louisiana State University oraz jego współpracownicy opracowali nowe równania matematyczne, które wykraczają poza teorię względności Einsteina, pokonując jej kluczowe ograniczenia – centralną osobliwość czarnej dziury.

Fizycy teoretyczni opracowali w latach ‘90 ubiegłego stulecia teorię zwaną pętlową grawitacją kwantową, która łączy grawitację z mechaniką kwantową, co wyjaśnia dynamikę przestrzeni i czasu. Nowe równania opisują czarne dziury w pętli grawitacji kwantowej, i pokazują, że osobliwość czarnej dziury nie istnieje.

Teoria Einsteina zawodzi nie tylko w centrum czarnych dziur, ale także w wyjaśnieniu, w jaki sposób Wszechświat został stworzony z osobliwości w Wielkim Wybuchu. Dlatego dekadę temu Ashtekar, Singh i ich współpracownicy zaczęli rozszerzać fizykę poza Wielki Wybuch i tworzyć nowe prognozy za pomocą pętlowej grawitacji kwantowej. Posługując się równaniami matematycznymi i technikami obliczeniowymi pętlowej grawitacji kwantowej, pokazali, że Wielki Wybuch został zastąpiony przez „Wielkie Bęc” (ang. Big Bounce). Ale problem przezwyciężenia osobliwości czarnych dziur jest wyjątkowo złożony.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Physicists develop new theory to answer fundamental questions about black holes

Źródło: 
Louisiana State University

Na zdjęciu: Wizja artystyczna przedstawiająca pętlową grawitację kwantową w czarnej dziurze. Dolna część obrazu przedstawia czarną dziurę, która, zgodnie z OTW, przechwytuje wszystko, łącznie ze światłem. Pętlowa grawitacja kwantowa, teoria, która rozszerza OTW za pomocą mechaniki kwantowej, pokonuje to olbrzymie przyciąganie i uwalnia wszystko widoczne w górnej połowie obrazu, rozwiązując w ten sposób podstawowy problem osobliwości czarnej dziury. Źródło: A. Corichi i J. P. Ruiz.