Jos et usko, että "mustat aukot ovat outoja", tässä on joitain uutisia: Vuonna 2018 matemaatikoiden ryhmä laski, että jotkin meidän kaltaisen laajenevan universumin mustat aukot saattavat "painaa nollauspainiketta" historiassaan. menneisyys ja tulevaisuuden muuttaminen jättimäiseksi kysymysmerkiksi. Kukaan ei vielä tiedä, miltä se näyttää tarkkailijan näkökulmasta. Mutta jos tämä osoittautuu todeksi, niin ehkä saamme vihdoin ratkaisun yhteen modernin kosmologian suurimmista kysymyksistä.
Jos noudatamme fysiikan lakeja, koko romahtaneen tähden massa puristuu äärettömän pieneen pisteeseen ns. singulariteetti. Tämä on vähän kuin sanoisi, että on olemassa tilavuuksia, joissa on salaisuuksia muulta maailmankaikkeudelta, paikkoja, joissa fysiikka itse hajoaa. Tämän tuntemamme sääntöihin perustuvan universumin ja näiden mustien aukkojen välisen kuilun käsittelemiseksi fyysikot käyttävät jotain, jota he kutsuvat avaruussensuuri.
Tätä sensuuria on kahta tyyppiä.
Yksi ehdottaa, että mustien aukkojen sisällä on este – syvemmällä kuin tapahtumahorisontti, josta monet ovat kuulleet – jonka yli fysiikka kumoutuu tehokkaasti eikä mitään voida ennustaa. Tämä este eristää kätevästi nämä ongelmalliset singulariteetit muusta tilasta ja ajasta, estäen niiden laittomuudesta muodostumasta kiireelliseksi ongelmaksi.
Samaan aikaan vahvempi versio kosmisesta sensuurista säilyttää pyhästi ajatuksen siitä, että fyysistä laittomuutta ei ole olemassa. Joten on välttämätöntä saada tämä este katoamaan ja antaa fysiikan jatkua onnellisina muodossa tai toisessa. Peter Hintz, matemaatikko Kalifornian yliopistosta Berkeleyssä, epäilee toista versiota. Hinz ja hänen tiiminsä tutkivat hypoteettisia pyörimättömiä varautuneita esineitä, joita kutsutaan Reissner-Nordström de Sitter mustiksi aukoksi. Teoriassa tällaisilla mustilla aukoilla pitäisi olla este nimeltään Cauchyn horisontti. Cauchyn horisontin takana tässä kieroutuneessa maisemassa ei ole syytä ja seurausta, ja aika ja tila hämärtyvät sujuvasti äärettömäksi hetkeksi.
Vahvojen kosmisten sensuurimallien kannattajat väittävät, että singulaarisuus tuhoaa nämä horisontit romahtavan tähden vetovoiman pienimmälläkin poikkeamalla. Tämän pitäisi sulkea pois Cauchyn horisontit vahvojen kosmisten sensurointimallien hyväksi. Vuoden 2018 tutkimus osoittaa, kuinka nämä kaksi ilmiötä voisivat teknisesti jatkaa rinnakkaiseloa jopa tällaisissa häiriöissä, mutta vain jos mustaa aukkoa ympäröivä maailmankaikkeus laajenee meidän kaltaisella kiihtyvyydellä.
Syy tälle johtopäätökselle on melko monimutkainen, mutta tässä on lyhyt versio.
Varauksensa ansiosta Reissner-Nordström de Sitter -mustilla aukoilla on jo pieni sisäinen työntövoima, joka vastustaa kauheaa painovoiman vetoa ja torjuu hienovaraisesti sen aikaa ja tilaa vääristäviä vaikutuksia. Samaan aikaan meidän kaltainen laajeneva universumi asettaa ajalliset ja energeettiset rajat fysiikan taipumiselle singulaarisuuden ympärille. Näiden kahden vaikutuksen yhdistelmä tarjoaisi jonkin verran suojaa Cauchyn horisontille, antaen meille sekä fyysisesti tuhoisan singulaarisuuden että äärettömän hetken paluuta ei-viivan takana. Tällä oudolla vyöhykkeellä esineet irrotetaan menneisyydestään, eikä niillä ole tarkkaa tulevaisuutta. Tämän vyöhykkeen ylittäminen merkitsisi sitä, ettet voisi koskaan palata, mutta et myöskään räjäyttyisi palasiksi.
Jos et tiedä, millaista se on, voit olla varma – tutkijatkaan eivät ole varmoja.
Fyysikko ja tiimin jäsen Joan Costa Lissabonin yliopistosta Portugalista selitti tämän tutulla teemalla. "Kun ajattelemme Schrödingerin kissaa, tiedämme, että voimme määrittää todennäköisyyden, että kissa on elossa ja kuollut samanaikaisesti", Cardoso kertoo Esun Cartledgelle. "Mutta jos kissa putoaa Cauchyn horisonttiin, emme edes pystyisi laskemaan näitä todennäköisyyksiä." Tämä tekee mustan aukon omituisuudesta vieläkin oudompaa kuin kvanttimekaniikan hulluus. Ja tämä on jo jotain.
Koska Reissner-Nordström de Sitter mustia aukkoja ei ilmeisesti edes ole olemassa, harjoitus on filosofinen, mikä tekee hypoteesin hyödyttömäksi. Matematiikka toimii edelleen tyypillisissä neutraalisti varautuneissa mustissa aukoissa, ja se voidaan nähdä jopa mustien aukkojen törmäyksen aiheuttamissa painovoimaaaloissa. Tässä tapauksessa saamme vihdoin ensimmäisen katsauksen niihin universumin osiin, joissa salaisuudet ovat ikuisesti lukittuina.
Lue myös:
- Salaperäinen "musta aukko" löydettiin Googlen satelliittikartoista
- Musta aukko, jossa on kaareva akkretion kiekko, on löydetty