Έτσι λοιπόν, είστε έτοιμοι να μπείτε σε μια μαύρη τρύπα. Τι θα έπρεπε ενδεχομένως να περιμένει - με όλες τις πιθανότητες - θα επιβιώσετε με κάποιο τρόπο; Πού θα καταλήγατε και ποια θαυμάσια παραμύθια θα μπορούσατε να τακτοποιήσετε εάν κατάφερες να φωνάξετε το δρόμο σας πίσω;
Η απλή απάντηση σε όλες αυτές τις ερωτήσεις είναι, όπως εξηγεί ο καθηγητής Richard Massey, "Ποιος ξέρει;" Ως ερευνητής της Βασιλικής Εταιρείας στο Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας στο Durham University, η Massey έχει πλήρη επίγνωση ότι τα μυστήρια των μαύρων οπών τρέχουν βαθιά. "Η πτώση μέσα από έναν ορίζοντα γεγονότων κυριολεκτικά περνά πέρα από το πέπλο - όταν κάποιος πέσει πέρα από αυτό, κανείς δεν θα μπορούσε ποτέ να στείλει ένα μήνυμα πίσω», είπε. "Θα ήταν σχισμένοι σε κομμάτια από την τεράστια βαρύτητα, έτσι αμφιβάλλω ότι κάποιος που πέφτει θα περάσει οπουδήποτε."
Αν αυτό ακούγεται σαν μια απογοητευτική - και οδυνηρή - απάντηση, τότε είναι αναμενόμενο. Από την εποχή που η γενική θεωρία της σχετικότητας του Albert Einstein θεωρήθηκε ότι έχει προβλέψει μαύρες οπές συνδέοντας το διάστημα με τη δράση της βαρύτητας, είναι γνωστό ότι οι μαύρες τρύπες προκύπτουν από το θάνατο ενός τεράστιου αστέρα που αφήνει πίσω του ένα μικρό, πυκνό υπολειπόμενο πυρήνα. Υποθέτοντας ότι αυτός ο πυρήνας έχει περισσότερο από τρεις φορές τη μάζα του ήλιου, η βαρύτητα θα κατακλύζεται σε τέτοιο βαθμό ώστε να πέφτει πάνω σε ένα μόνο σημείο ή μοναδικότητα, που είναι κατανοητό ότι είναι ο άπειρος πυρήνας του μαύρου τρύπα.
Η προκύπτουσα ακατοίκητη μαύρη τρύπα θα είχε τόσο ισχυρή βαρυτική έλξη, που ούτε και το φως θα μπορούσε να την αποφύγει. Επομένως, θα πρέπει να βρεθείτε στον ορίζοντα γεγονότων - το σημείο στο οποίο το φως και η ύλη μπορούν να περάσουν μόνο προς τα μέσα, όπως προτείνει ο γερμανός αστρονόμος Karl Schwarzschild - δεν υπάρχει διαφυγή. Σύμφωνα με τον Massey, οι παλιρροιακές δυνάμεις θα μείωναν το σώμα σας σε σκέλη των ατόμων (ή "spaghettification", όπως είναι επίσης γνωστό) και το αντικείμενο τελικά θα καταρρεύσει στην ιδιαιτερότητα. Η ιδέα ότι θα μπορούσατε να ξεφύγετε κάπου - ίσως από την άλλη πλευρά - φαίνεται εντελώς φανταστική.
Τι γίνεται με μια σκουληκότρυπα;
Ή μήπως είναι? Με τα χρόνια οι επιστήμονες εξέτασαν το ενδεχόμενο ότι οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να είναι σκουληκότρυπες σε άλλους γαλαξίες. Ίσως είναι, όπως άλλωστε έχουν προτείνει, ένα μονοπάτι για ένα άλλο σύμπαν.
Μια τέτοια ιδέα έχει επιπλέει για κάποιο χρονικό διάστημα: ο Αϊνστάιν συνεργάστηκε με τον Nathan Rosen για να θεωρηθούν γέφυρες που συνδέουν δύο διαφορετικά σημεία στη χωροχρόνη το 1935. Αλλά κέρδισε ένα νέο έδαφος στη δεκαετία του 1980 όταν ο φυσικός Kip Thorne - κορυφαίοι εμπειρογνώμονες για τις αστροφυσικές επιπτώσεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν - έθεσαν μια συζήτηση για το αν τα αντικείμενα θα μπορούσαν φυσικά να ταξιδέψουν μέσα από αυτά.
"Η ανάγνωση του δημοφιλούς βιβλίου του Kip Thorne σχετικά με τις σκουληκότρυπες είναι αυτό που με ενθουσίασε αρχικά με τη φυσική ως παιδί", δήλωσε ο Massey. Αλλά δεν φαίνεται πιθανό να υπάρχουν σκουληκότρυπες.
Πράγματι, ο Thorne, ο οποίος πρόσφερε τις συμβουλές του στην ομάδα παραγωγής για την ταινία Interstellar του Χόλιγουντ, έγραψε: "Δεν βλέπουμε αντικείμενα στο σύμπαν μας που θα μπορούσαν να γίνουν σκουληκότρυφα καθώς μεγαλώνουν", στο βιβλίο του "The Science of Interstellar" (WW Norton και Εταιρεία, 2014). Ο Thorne δήλωσε στο Space.com ότι οι διαδρομές μέσω αυτών των θεωρητικών σηράγγων πιθανότατα θα παραμείνουν επιστημονική φαντασία και δεν υπάρχει σίγουρα καμία απόδειξη ότι μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να επιτρέψει ένα τέτοιο πέρασμα.
Αλλά, το πρόβλημα είναι ότι δεν μπορούμε να φτάσουμε κοντά για να δούμε για τον εαυτό μας. Γιατί δεν μπορούμε ούτε να τραβήξουμε φωτογραφίες για τίποτα που συμβαίνει μέσα σε μια μαύρη τρύπα - αν το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από την τεράστια βαρύτητά του, τότε τίποτα δεν μπορεί να χτυπηθεί από μια κάμερα. Σήμερα, η θεωρία υποδηλώνει ότι οτιδήποτε υπερβαίνει τον ορίζοντα συμβάντων προστίθεται απλά στη μαύρη τρύπα και, επιπλέον, επειδή ο χρόνος στρεβλώνει κοντά σε αυτό το όριο, αυτό φαίνεται να συμβαίνει απίστευτα αργά, οπότε οι απαντήσεις δεν θα γίνουν γρήγορα προσεχής.
"Νομίζω ότι η συνηθισμένη ιστορία είναι ότι οδηγούν στο τέλος του χρόνου", δήλωσε ο Douglas Finkbeiner, καθηγητής αστρονομίας και φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. "Ένας παρατηρητής μακρυά δεν θα δει τον φίλο του αστροναύτη να πέσει στη μαύρη τρύπα, θα γίνουν πιο κόκκινοι και πιο άσχημοι καθώς πλησιάζουν στον ορίζοντα της εκδήλωσης, αλλά ο φίλος πέφτει δεξιά, σε ένα σημείο πέρα από το" για πάντα ". Ο, τι και να σημαίνει αυτό."
Ίσως μια μαύρη τρύπα οδηγεί σε μια άσπρη τρύπα
Βεβαίως, αν οι μαύρες τρύπες οδηγούν σε άλλο μέρος ενός γαλαξία ή σε άλλο σύμπαν, θα χρειαστεί να υπάρχει κάτι απέναντι από αυτούς στην άλλη πλευρά. Θα μπορούσε αυτό να είναι μια άσπρη τρύπα - μια θεωρία που έθεσε ο ρώσος κοσμολόγος Igor Novikov το 1964; Ο Novikov πρότεινε τη σύνδεση μιας μαύρης τρύπας με μια λευκή τρύπα που υπήρχε στο παρελθόν. Σε αντίθεση με μια μαύρη τρύπα, μια λευκή τρύπα θα επιτρέψει το φως και την ύλη να φύγει, αλλά το φως και η ύλη δεν θα μπορούν να εισέλθουν.
Οι επιστήμονες συνέχισαν να διερευνούν τη δυνητική σύνδεση μεταξύ μαύρων και λευκών οπών. Στη μελέτη του για το 2014 που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review D, οι φυσικοί Carlo Rovelli και Hal M. Haggard ισχυρίστηκαν ότι «υπάρχει μια κλασική μέτρηση που ικανοποιεί τις εξισώσεις του Einstein έξω από μια πεπερασμένη περιοχή χωροχρόνου όπου η ύλη καταρρέει σε μια μαύρη τρύπα και στη συνέχεια αναδύεται μια στιγμή τρύπα. " Με άλλα λόγια, όλες οι μαύρες τρύπες υλικού που έχουν καταπιεί μπορούν να εκραγούν και οι μαύρες τρύπες μπορεί να γίνουν λευκές τρύπες όταν πεθάνουν.
Μακριά από την καταστροφή των πληροφοριών που απορροφά, η κατάρρευση μιας μαύρης τρύπας θα σταματήσει. Αντίθετα, θα αντιμετωπίσει μια κβαντική αναπήδηση, επιτρέποντας να ξεφύγουν οι πληροφορίες. Εάν συμβαίνει αυτό, θα ρίχνονταν φως σε πρόταση του πρώην κοσμολόγου Πανεπιστημίου του Cambridge και του θεωρητικού φυσικού Stephen Hawking, ο οποίος στη δεκαετία του 1970 διερεύνησε την πιθανότητα ότι οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν σωματίδια και ακτινοβολία - θερμική θερμότητα - ως αποτέλεσμα κβαντικών διακυμάνσεων .
"Ο Χόκινγκ είπε ότι μια μαύρη τρύπα δεν διαρκεί για πάντα", δήλωσε ο Φίνμπεϊνερ. Ο Hawking υπολόγισε ότι η ακτινοβολία θα προκαλούσε απώλεια ενέργειας από μια μαύρη τρύπα, συρρίκνωση και εξαφάνιση, όπως περιγράφεται στο έγγραφο του 1976 που δημοσιεύτηκε στο Physical Review D. Λαμβάνοντας υπόψη τους ισχυρισμούς ότι η εκπεμπόμενη ακτινοβολία θα είναι τυχαία και δεν περιέχει πληροφορίες για το τι είχε πέσει, η μαύρη τρύπα, κατά την έκρηξή της, θα διαγράψει τα φορτία των πληροφοριών.
Αυτό σήμαινε ότι η ιδέα του Χόκινγκ ήταν σε αντίθεση με την κβαντική θεωρία, η οποία λέει ότι οι πληροφορίες δεν μπορούν να καταστραφούν. Η φυσική δηλώνει ότι η πληροφορία γίνεται πιο δύσκολη, επειδή, εάν χαθεί, γίνεται αδύνατο να γνωρίζει το παρελθόν ή το μέλλον. Η ιδέα του Hawking οδήγησε στο «παράδοξο πληροφοριών της μαύρης τρύπας» και εδώ και καιρό έχει προβληματίσει τους επιστήμονες. Κάποιοι δήλωσαν ότι ο Χόκινγκ ήταν απλά λάθος και ο ίδιος ο ίδιος δήλωσε ότι είχε κάνει λάθος κατά τη διάρκεια επιστημονικής διάσκεψης στο Δουβλίνο το 2004.
Έτσι, επιστρέφουμε στην έννοια των μαύρων τρυπών που εκπέμπουν διατηρημένες πληροφορίες και τις ρίχνουμε πίσω μέσω μιας λευκής τρύπας; Μπορεί. Στη μελέτη του για το 2013 που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters, ο Jorge Pullin στο Λουιζιάνα State University και ο Rodolfo Gambini στο πανεπιστήμιο της Δημοκρατίας στο Μοντεβιδέο της Ουρουγουάης εφάρμοσαν την κβαντική βαρύτητα βρόχου σε μια μαύρη τρύπα και διαπίστωσαν ότι η βαρύτητα αυξήθηκε προς τον πυρήνα αλλά μειώθηκε και άρπαξε ό, τι εισέρχεται σε μια άλλη περιοχή του σύμπαντος. Τα αποτελέσματα έδωσαν επιπλέον πίστη στην ιδέα ότι οι μαύρες τρύπες χρησιμεύουν ως πύλη. Σε αυτή τη μελέτη, η μοναδικότητα δεν υπάρχει και έτσι δεν σχηματίζει ένα αδιαπέραστο φραγμό που καταλήγει να συνθλίβει ό, τι συναντά. Σημαίνει επίσης ότι οι πληροφορίες δεν εξαφανίζονται.
Ίσως οι μαύρες τρύπες δεν πηγαίνουν πουθενά
Ωστόσο, οι φυσικοί Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joseph Polchinski και James Sully εξακολουθούσαν να πιστεύουν ότι ο Χόκινγκ θα μπορούσε να έχει κάνει κάτι. Εργάστηκαν σε μια θεωρία που έγινε γνωστή ως firewall AMPS, ή η υπόθεση τείχους προστασίας μαύρης τρύπας. Με τους υπολογισμούς τους, η κβαντική μηχανική θα μπορούσε να μετατρέψει το ορίζοντα γεγονότων σε ένα τεράστιο τείχος πυρκαγιάς και οτιδήποτε έρχεται σε επαφή θα κάψει αμέσως. Με αυτή την έννοια, οι μαύρες τρύπες δεν οδηγούν πουθενά διότι τίποτα δεν θα μπορούσε ποτέ να εισέλθει μέσα.
Αυτό, ωστόσο, παραβιάζει τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Κάποιος που διασχίζει τον ορίζοντα συμβάντων δεν πρέπει να αισθάνεται πραγματικά μεγάλη δυσκολία επειδή ένα αντικείμενο θα είναι σε ελεύθερη πτώση και, με βάση την αρχή της ισοδυναμίας, αυτός ο σκοπός - ή πρόσωπο - δεν θα αισθανόταν τις ακραίες επιδράσεις της βαρύτητας. Θα μπορούσε να ακολουθήσει τους νόμους της φυσικής που υπάρχουν αλλού στο σύμπαν, αλλά ακόμα και αν δεν έρχεται σε αντίθεση με την αρχή του Αϊνστάιν, θα υπονόμευε τη θεωρία του κβαντικού πεδίου ή θα πρότεινε την απώλεια πληροφοριών.
Μια μαύρη τρύπα αβεβαιότητας
Προχωρήστε ξανά τον Χόκινγκ. Το 2014, δημοσίευσε μια μελέτη στην οποία απέφυγε την ύπαρξη ενός ορίζοντα γεγονότος - που σημαίνει ότι δεν υπάρχει τίποτα για να καεί - λέγοντας ότι η βαρυτική κατάρρευση θα παράγει έναν «προφανή ορίζοντα».
Αυτός ο ορίζοντας θα αναστείλει τις ακτίνες φωτός προσπαθώντας να απομακρυνθεί από τον πυρήνα της μαύρης τρύπας και θα επιμείνει για μια "χρονική περίοδο". Στην επανεξέταση του, οι εμφανείς ορίζοντες διατηρούν προσωρινά την ύλη και την ενέργεια πριν διαλύσουν και απελευθερώσουν αργότερα τη γραμμή. Αυτή η εξήγηση ταιριάζει καλύτερα με την κβαντική θεωρία - η οποία λέει ότι οι πληροφορίες δεν μπορούν να καταστραφούν - και, εάν αποδειχτεί ποτέ, υποδηλώνει ότι οτιδήποτε μπορεί να ξεφύγει από μια μαύρη τρύπα.
Ο Χόκινγκ έφτασε μέχρι να λέει ότι οι μαύρες τρύπες μπορεί να μην υπάρχουν. "Οι μαύρες τρύπες θα πρέπει να επαναπροσδιοριστούν ως μεταστατικές δεσμευμένες καταστάσεις του πεδίου βαρύτητας", έγραψε. Δεν θα υπήρχε ιδιομορφία και ενώ το φαινομενικό πεδίο θα κινητούσε προς τα μέσα εξαιτίας της βαρύτητας, δεν θα έφτανε ποτέ στο κέντρο και θα εδραιώθηκε μέσα σε μια πυκνή μάζα.
Και όμως, οτιδήποτε εκπέμπεται δεν θα έχει τη μορφή των πληροφοριών που καταπίνονται. Θα ήταν αδύνατο να καταλάβουμε τι συνέβη κοιτάζοντας αυτό που έρχεται, το οποίο προκαλεί τα δικά του προβλήματα - μεταξύ άλλων, για παράδειγμα, έναν άνθρωπο που βρισκόταν σε μια τόσο ανησυχητική θέση. Δεν θα αισθανόταν ποτέ ξανά το ίδιο!
Ένα πράγμα είναι σίγουρο, αυτό το συγκεκριμένο μυστήριο πρόκειται να καταπιεί πολύ περισσότερες επιστημονικές ώρες για πολύ καιρό ακόμα. Ο Rovelli και η Francesca Vidotto πρότειναν πρόσφατα ότι ένα συστατικό της σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να σχηματιστεί από υπολείμματα εξατμισμένων μαύρων οπών και το χαρτί του Hawking σε μαύρες τρύπες και «μαλακά μαλλιά» απελευθερώθηκε το 2018 και περιγράφει πώς τα σωματίδια μηδενικής ενέργειας αφήνονται γύρω από το σημείο δεν υπάρχει επιστροφή, ο ορίζοντας συμβάντος - μια ιδέα που υποδηλώνει ότι οι πληροφορίες δεν χάνονται αλλά κατακρατούνται.
Αυτό πέταξε μπροστά στο θεώρημα χωρίς μαλλιά που εκφράστηκε από τον φυσικό John Archibald Wheeler και εργάστηκε με βάση το γεγονός ότι δύο μαύρες τρύπες δεν θα μπορούσαν να διακριθούν σε έναν παρατηρητή επειδή δεν θα διατηρούσε κανένα από τα ειδικά ψευδο-φορτία σωματιδιακής φυσικής. Είναι μια ιδέα που έχει κάνει τους επιστήμονες να μιλούν, αλλά υπάρχει κάποιος τρόπος να προχωρήσουμε πριν θεωρηθεί ως η απάντηση για το πού οδηγούν οι μαύρες τρύπες. Αν μόνο μπορούσαμε να βρούμε έναν τρόπο να πηδήξουμε σε ένα.
