Juodųjų skylių paslaptis
Juodosios skylės – tai vieni paslaptingiausių objektų Visatoje. Jos susiformuoja, kai milžiniška žvaigždė baigia savo gyvenimą ir subyra po savo pačios gravitacija. Susidaro sritis, iš kurios negali pabėgti nei šviesa, nei dalelės – vadinamasis įvykių horizontas. Bet kas, kas peržengia šią ribą, mums tampa nematoma.
Ši savybė kelia klausimą: ar informacija apie įkritusius objektus prarandama amžiams? Tai vadinama informacijos paradoksu ir tai vienas svarbiausių klausimų šiuolaikinėje fizikoje.
Informacijos paradoksas
Pagal bendrąją reliatyvumo teoriją, visa materija ir energija, įkritusi į juodąją skylę, turėtų būti suspausta į singuliarumą – begalinio tankio tašką jos centre. Tai reikštų, kad visa informacija apie šį objektą išnyksta. Tačiau kvantinė mechanika teigia, kad informacija niekada negali būti visiškai sunaikinta.
Fizikas Stephenas Hawkingas parodė, kad juodosios skylės gali lėtai prarasti masę spinduliuodamos Hawkingo spinduliuotę. Tai reiškia, kad jos galiausiai išgaruoja. Išlieka klausimas – ar kartu su išgaravimu išsaugoma ir informacija apie viską, kas įkrito į juodąją skylę?
Stygų teorijos sprendimas
Vienas iš populiariausių sprendimų siūlomas stygų teorijos. Ji teigia, kad materija sudaryta ne iš taškinių dalelių, o iš mažų vibruojančių stygų. Tokiu požiūriu juodoji skylė nėra tuščia ertmė su singuliarumu centre, o sudėtingas stygų raizginys.
Tokie objektai vadinami „fuzzballs“. Vietoje vieno taško centre, visa juodosios skylės masė išsidėsto per visą jos tūrį kaip stygų tinklas. Tai reiškia, kad informacija nėra prarandama, o išsaugoma šiose struktūrose. Hawkingo spinduliuotė tokiu atveju gali pernešti informaciją atgal į kosmosą.
Kirmgraužų idėja
Populiariojoje kultūroje juodosios skylės dažnai vaizduojamos kaip kirmgraužos – erdvėlaikio tuneliai, vedantys į kitą galaktiką ar net kitą Visatą. Tai patraukli idėja, tačiau naujausi teoriniai modeliai rodo, kad tokios kirmgraužos, jei ir egzistuoja, būtų nestabilios. Mažiausi kvantiniai svyravimai jas sugriautų akimirksniu.
Fizikai ištyrė, kad jei juodoji skylė būtų tikras erdvėlaikio tiltas, reikėtų egzotiškos, neigiamą energiją turinčios materijos, kad toks tunelis išliktų atviras. Kol kas nėra jokių eksperimentinių įrodymų, kad tokia materija egzistuoja.
Nauji tyrimai ir modeliai
2024–2025 m. atlikti tyrimai rodo, kad labiau tikėtina, jog juodosios skylės yra „fuzzballs“, o ne kirmgraužos. Mokslininkai naudoja sudėtingus kompiuterinius modelius, kad išnagrinėtų, kaip atrodo stygų tinklas juodosios skylės viduje.
Kai kurios studijos nagrinėja ir taip vadinamą ER=EPR idėją – galbūt kvantinė dalelių susietis gali būti interpretuojama kaip mikroskopinės kirmgraužos. Jei tai pasitvirtintų, galėtume sakyti, kad kiekviena juodoji skylė yra savotiškas erdvėlaikio tinklo mazgas.
Juodųjų skylių šešėliai
Astronomai šiandien gali tiesiogiai stebėti juodųjų skylių „šešėlius“ – tamsius regionus, kuriuos fiksuoja tokie projektai kaip „Event Horizon Telescope“. Tai leidžia patikrinti teorinius modelius. Kai kurie mokslininkai teigia, kad fuzzball struktūra gali duoti šiek tiek kitokį šešėlį nei tradicinė juodoji skylė, todėl ateities stebėjimai gali padėti patvirtinti, kuris modelis teisingesnis.
Įdomu žinoti
– Paukščių Take gali būti apie 100 milijonų juodųjų skylių.
– Didžiausia žinoma juodoji skylė yra daugiau nei 30 milijardų kartų masyvesnė už Saulę.
– Kai kurios juodosios skylės sukasi beveik šviesos greičiu.
– Juodoji skylė, esanti mūsų Galaktikos centre – Sagittarius A* – yra apie 4 mln. Saulės masių.
– Artimiausia Žemei žinoma juodoji skylė yra vos už 1560 šviesmečių.
Ką tai reiškia fizikai?
Jeigu fuzzball modelis pasitvirtins, tai būtų didelis žingsnis sujungiant kvantinę mechaniką ir gravitacijos teoriją į vieną visumą. Tai galėtų būti pirmas žingsnis link „kvantinės gravitacijos“ teorijos, kurios fizikai ieško jau dešimtmečius.
Išvados
Nors mintis apie kirmgraužas ir keliones į kitas Visatas išlieka patraukli, šiandieniniai tyrimai rodo, kad juodosios skylės greičiausiai yra sudėtingos struktūros, kurios saugo informaciją ir padeda mums geriau suprasti Visatos prigimtį. Kiekvienas naujas atradimas priartina mus prie atsakymo į klausimą, kas slypi už įvykių horizonto.
