Co znajduje się w „tunelu” czarnej dziury i dokąd prowadzi? Dokąd prowadzą czarne dziury? Reakcja na emitowane światło

Będąc częścią kosmicznej lalki lęgowej, nasz wszechświat może znajdować się wewnątrz czarnej dziury, która sama w sobie jest częścią większego wszechświata. Wszystkie czarne dziury odkryte w naszym Wszechświecie – od mikroskopijnych po supermasywne – mogą być bramami do alternatywnych rzeczywistości.

Jedna z najnowszych teorii „halucynogennych” głosi, że czarna dziura to tunel pomiędzy wszechświatami – coś w rodzaju tunelu czasoprzestrzennego. Czarna dziura nie zapada się w jednym punkcie, jak oczekiwano, ale staje się „białą dziurą” na drugim końcu czarnej dziury.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Physics Letters B fizyk z Uniwersytetu Indiana Nikodem Poplavsky przedstawił nowy model matematyczny ruchu spiralnego materii wpadającej do czarnej dziury. Jego równania pokazują, że takie tunele czasoprzestrzenne są realną alternatywą dla osobliwości czasoprzestrzennych, które według hipotezy Alberta Einsteina znajdowały się w centrach czarnych dziur.

Zgodnie z równaniami ogólnej teorii względności Einsteina osobliwości powstają, gdy materia w danym obszarze staje się zbyt gęsta, jak w supergęstym sercu czarnej dziury.

Teoria Einsteina sugeruje, że osobliwości nie zajmują przestrzeni, są nieskończenie gęste i nieskończenie gorące – co w zasadzie znajduje potwierdzenie w licznych dowodach pośrednich, jednak dla wielu naukowców pozostaje trudne do zrozumienia.

Jeśli Popławski ma rację, być może nie będzie musiał rozumieć.

Zgodnie z nowymi równaniami materia, którą czarna dziura pochłania i pozornie niszczy, staje się materiałem budowlanym dla galaktyk, gwiazd i planet w innej rzeczywistości.

Czy tunele czasoprzestrzenne mogą rozwiązać zagadkę Wielkiego Wybuchu?

Popławski twierdzi, że zrozumienie czarnych dziur jako tuneli czasoprzestrzennych mogłoby wyjaśnić pewne tajemnice współczesnej kosmologii. Na przykład teoria Wielkiego Wybuchu stwierdza, że wszechświat zaczął się od osobliwości. Jednak naukowcy nie są zadowoleni z wyjaśnienia, w jaki sposób taka osobliwość mogła w ogóle powstać. Jeśli nasz wszechświat narodził się z białej dziury, a nie z osobliwości, „rozwiązuje to problem osobliwości czarnych dziur i osobliwości Wielkiego Wybuchu”.

Tunele czasoprzestrzenne mogą również wyjaśniać rozbłyski promieniowania gamma, drugie po Wielkim Wybuchu najpotężniejsze eksplozje we wszechświecie. Na obrzeżach występują rozbłyski gamma znany wszechświat. Powiązano je z supernowymi, czyli śmiercią gwiazd w odległych galaktykach, ale ich dokładne źródła pozostają tajemnicą. Popławski sugeruje, że rozbłyski mogą być wyrzutami materii z alternatywnych wszechświatów. Materia dostaje się do naszego wszechświata przez supermasywne czarne dziury – tunele czasoprzestrzenne – w sercach galaktyk, choć nie jest jasne, jak to jest możliwe.

„Pomysł jest szalony, ale kto wie?” – mówi naukowiec.
Istnieje co najmniej jeden sposób sprawdzenia teorii Popławskiego. Niektóre czarne dziury w naszym wszechświecie wirują i jeśli nasz wszechświat narodził się wewnątrz tej samej wirującej czarnej dziury, powinien odziedziczyć rotację swojego obiektu macierzystego. Jeśli przyszłe eksperymenty wykażą, że nasz Wszechświat obraca się w oczekiwanym kierunku, może to być pośredni dowód na teorię tunelu czasoprzestrzennego.

Czy tunele czasoprzestrzenne mogą wytwarzać „egzotyczną materię”?

Teoria tunelu czasoprzestrzennego może również wyjaśniać, dlaczego zdaniem fizyków niektóre cechy naszego Wszechświata odbiegają od przewidywań tej teorii. Bazując na Modelu Standardowym fizyki, po Wielkim Wybuchu krzywizna Wszechświata powinna z czasem się zwiększać, zatem po 13,7 miliardach lat, czyli dzisiaj, powinniśmy znajdować się na powierzchni zamkniętego sferycznego Wszechświata.

Jednak obserwacje pokazują, że Wszechświat jest płaski we wszystkich kierunkach. Ponadto dane świetlne z młodego Wszechświata pokazują, że temperatura po Wielkim Wybuchu była wszędzie mniej więcej taka sama. Oznacza to, że najbardziej odległe obiekty, które widzimy na drugim końcu Wszechświata, znajdowały się na tyle blisko siebie, że znajdowały się w równowadze, jak cząsteczki gazu w zamkniętej komorze.

Ponownie obserwacje nie pokrywają się z przewidywaniami, ponieważ przeciwne obiekty w znanym wszechświecie są tak daleko od siebie, że czas potrzebny na podróż między nimi z prędkością światła przekracza wiek wszechświata.

Aby wyjaśnić rozbieżności, astronomowie opracowali teorię inflacyjną.

Inflacja sugeruje, że wkrótce po stworzeniu Wszechświata nastąpił gwałtowny wzrost, podczas którego sama przestrzeń rozszerzała się z prędkością większą niż prędkość światła. Wszechświat rozciągnął się od wielkości atomu do rozmiarów astronomicznych w ułamku sekundy.

Dlatego wszechświat wydaje się płaski, ponieważ znajdujemy się na kuli, która z naszego punktu widzenia jest niezwykle duża; więc Ziemia wydaje się płaska komuś stojącemu na polu.

Inflacja wyjaśnia również, w jaki sposób odległe od siebie obiekty mogły kiedyś znajdować się wystarczająco blisko, aby wchodzić w interakcje. Ale nawet jeśli założymy, że inflacja jest realna, astronomom trudno jest wyjaśnić, co ją spowodowało. I tu z pomocą przychodzi nowa teoria tuneli czasoprzestrzennych.

Według Popławskiego niektóre teorie inflacyjne mówią, że przyczyną zdarzenia była „materia egzotyczna”, teoretyczna substancja, która różni się od normalnej materii po części dlatego, że jest raczej odpychana niż przyciągana przez grawitację. Na podstawie tych równań Popławski doszedł do wniosku, że taka egzotyczna materia mogła powstać, gdy niektóre z pierwszych masywnych gwiazd zapadły się w tunele czasoprzestrzenne.

„Być może istniała interakcja pomiędzy egzotyczną materią, która utworzyła tunele czasoprzestrzenne, a egzotyczną materią, która spowodowała inflację” – mówi.
Równania tunelu czasoprzestrzennego – „dobre rozwiązanie”

Nowy model nie jest pierwszym, który sugeruje, że wewnątrz czarnych dziur istnieją inne wszechświaty. Już wcześniej zasugerował to Damien Isson, fizyk teoretyczny z Uniwersytetu w Arizonie.

"Co nowego? Że rozwiązaniem problemu tuneli czasoprzestrzennych w ogólnej teorii względności jest przejście z zewnątrz czarnej dziury do wnętrza nowego wszechświata” – mówi Isson, który nie był zaangażowany w badania Popławskiego. „Po prostu zakładaliśmy, że takie rozwiązanie może istnieć, ale Popławski je znalazł”.
Pomysł wydaje się jednak Issonowi bardzo kontrowersyjny.

"Czy to możliwe? Tak. Czy taki scenariusz jest prawdopodobny? Nawet nie wiem. Ale z pewnością jest to interesujące.”
Przyszłe prace nad grawitacją kwantową – badanie grawitacji na poziomie subatomowym – udoskonalą równania i potencjalnie potwierdzą lub obalą teorię Popławskiego.

W teorii tunelu czasoprzestrzennego nie ma nic zaskakującego

Ogólnie rzecz biorąc, teoria tuneli czasoprzestrzennych jest interesująca, ale nie przełomowa i nie rzuca światła na pochodzenie wszechświata, powiedział Andreas Albrecht, fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, który również nie był zaangażowany w badania.

Twierdząc, że nasz wszechświat został stworzony z kawałka materii z wszechświata macierzystego, teoria ta po prostu przenosi wydarzenie będące początkiem wszystkich rzeczy do alternatywnej rzeczywistości. Innymi słowy, nie wyjaśnia, w jaki sposób powstał wszechświat macierzysty ani dlaczego nasz ma takie właściwości jak ma – co więcej, właściwości muszą zostać odziedziczone, co oznacza, że wszechświat macierzysty będzie taki sam.

„Jest kilka palących problemów, które staramy się rozwiązać i nie jest jasne, dokąd to wszystko doprowadzi” – mówi, odnotowując badania Popławskiego.
Jednak Albrecht nie uważa idei tuneli czasoprzestrzennych łączących wszechświaty za dziwniejszą niż koncepcja osobliwości w czarnych dziurach i nie ma zamiaru rzucać nowej teorii tylko dlatego, że wygląda trochę szaleńczo.

„Wszystko, co ludzie robią w tej branży, jest dość dziwne” – mówi. - „Nie masz prawa mówić, że zwycięży mniej dziwny pomysł, bo tak się nie stanie w żadnym wypadku”.

Pomimo ogromnych osiągnięć w dziedzinie fizyki i astronomii istnieje wiele zjawisk, których istota nie jest w pełni ujawniona. Do takich zjawisk zaliczają się tajemnicze czarne dziury, o których wszelkie informacje są jedynie teoretyczne i nie da się ich zweryfikować w praktyczny sposób.

Czy czarne dziury istnieją?

Jeszcze przed pojawieniem się teorii względności astronomowie zaproponowali teorię o istnieniu czarnych lejków. Po opublikowaniu teorii Einsteina zrewidowano kwestię grawitacji i pojawiły się nowe założenia w problematyce czarnych dziur. Oglądanie tego kosmicznego obiektu jest nierealne, ponieważ pochłania on całe światło wpadające do jego przestrzeni. Naukowcy dowodzą istnienia czarnych dziur na podstawie analizy ruchu gazu międzygwiazdowego i trajektorii gwiazd.

Powstawanie czarnych dziur prowadzi do zmian w charakterystykach czasoprzestrzennych wokół nich. Czas zdaje się być kompresowany pod wpływem ogromnej grawitacji i zwalnia. Gwiazdy, które znajdą się na drodze czarnego lejka, mogą zboczyć z trasy, a nawet zmienić kierunek. Czarne dziury pochłaniają energię swojej bliźniaczej gwiazdy, co również się objawia.

Jak wygląda czarna dziura?

Informacje dotyczące czarnych dziur mają w większości charakter hipotetyczny. Naukowcy badają je pod kątem ich wpływu na przestrzeń kosmiczną i promieniowanie. Czarnych dziur nie można zobaczyć we wszechświecie, ponieważ pochłaniają one całe światło wpadające do pobliskiej przestrzeni. Ze specjalnych satelitów wykonano zdjęcie rentgenowskie czarnych obiektów, pokazujące jasny środek będący źródłem promieni.

Jak powstają czarne dziury?

Czarna dziura w kosmosie to odrębny świat, który ma swoje unikalne cechy i właściwości. O właściwościach kosmicznych dziur decydują przyczyny ich pojawienia się. Jeśli chodzi o wygląd czarnych obiektów, istnieją następujące teorie:

Są efektem zapadnięć zachodzących w przestrzeni kosmicznej. Może to być zderzenie dużych ciał kosmicznych lub eksplozja supernowej.
Powstają w wyniku ważenia obiektów kosmicznych przy zachowaniu ich rozmiarów. Przyczyna tego zjawiska nie została ustalona.

Czarny lejek to obiekt w przestrzeni, który jest stosunkowo mały, ale ma ogromną masę. Teoria czarnej dziury mówi, że każdy obiekt kosmiczny może potencjalnie stać się czarnym lejkiem, jeśli w wyniku pewnych zjawisk straci swój rozmiar, ale zachowa masę. Naukowcy mówią nawet o istnieniu wielu czarnych mikrodziur – miniaturowych obiektów kosmicznych o stosunkowo dużej masie. Ta rozbieżność między masą a rozmiarem prowadzi do wzrostu pola grawitacyjnego i pojawienia się silnego przyciągania.

Co kryje się w czarnej dziurze?

Czarny tajemniczy obiekt można nazwać jedynie dziurą z dużym rozciągnięciem. Centrum tego zjawiska stanowi ciało kosmiczne o zwiększonej grawitacji. Skutkiem takiej grawitacji jest silne przyciąganie do powierzchni tego kosmicznego ciała. W tym przypadku powstaje przepływ wirowy, w którym obracają się gazy i ziarna pyłu kosmicznego. Dlatego bardziej poprawne jest nazwanie czarnej dziury czarnym lejkiem.

W praktyce nie da się dowiedzieć, co znajduje się we wnętrzu czarnej dziury, ponieważ poziom grawitacji kosmicznego wiru nie pozwala żadnemu obiektowi wydostać się ze strefy jego wpływu. Według naukowców wewnątrz czarnej dziury panuje całkowita ciemność, ponieważ kwanty światła w niej nieodwracalnie znikają. Zakłada się, że wewnątrz czarnego lejka przestrzeń i czas są zniekształcone; w tym miejscu nie obowiązują prawa fizyki i geometrii. Takie cechy czarnych dziur mogą prawdopodobnie prowadzić do powstania antymaterii, co jest obecnie nieznane naukowcom.

Dlaczego czarne dziury są niebezpieczne?

Czarne dziury są czasami opisywane jako obiekty pochłaniające otaczające obiekty, promieniowanie i cząstki. Ten pomysł jest błędny: właściwości czarnej dziury pozwalają jej absorbować tylko to, co mieści się w jej strefie wpływu. Może pochłaniać kosmiczne mikrocząstki i promieniowanie pochodzące od gwiazd bliźniaczych. Nawet jeśli planeta znajdzie się blisko czarnej dziury, nie zostanie wchłonięta, ale będzie nadal poruszać się po swojej orbicie.

Co się stanie, jeśli wpadniesz do czarnej dziury?

Właściwości czarnych dziur zależą od siły pola grawitacyjnego. Czarne lejki przyciągają wszystko, co znajdzie się w ich strefie wpływu. W tym przypadku zmieniają się cechy czasoprzestrzenne. Naukowcy badający wszystkie czarne dziury nie są zgodni co do tego, co dzieje się z obiektami w tym wirze:

niektórzy naukowcy sugerują, że wszystkie przedmioty wpadające do tych dziur są rozciągnięte lub rozerwane na kawałki i nie mają czasu na dotarcie do powierzchni przyciągającego obiektu;
inni naukowcy twierdzą, że w dziurach wszystkie typowe cechy są zniekształcone, więc obiekty tam wydają się znikać w czasie i przestrzeni. Z tego powodu czarne dziury nazywane są czasami bramami do innych światów.

Rodzaje czarnych dziur

Lejki czarne dzielą się na typy ze względu na sposób ich powstawania:

Czarne obiekty o masie gwiazdowej rodzą się pod koniec życia niektórych gwiazd. Całkowite spalanie gwiazdy i koniec termo reakcje jądrowe prowadzi do kompresji gwiazdy. Jeśli gwiazda ulegnie zapadnięciu grawitacyjnemu, może przekształcić się w czarny lejek.
Supermasywne czarne lejki. Naukowcy twierdzą, że jądrem każdej galaktyki jest supermasywny lejek, którego powstanie jest początkiem pojawienia się nowej galaktyki.
Pierwotne czarne dziury. Mogą to być dziury o różnej masie, w tym mikrodziury powstałe w wyniku rozbieżności w gęstości materii i sile grawitacji. Takie dziury to lejki powstałe na początku Wszechświata. Dotyczy to również obiektów takich jak włochata czarna dziura. Otwory te wyróżniają się obecnością promieni podobnych do włosów. Zakłada się, że te fotony i grawitony zachowują część informacji, która wpada do czarnej dziury.
Kwantowe czarne dziury. Pojawiają się w wyniku reakcji nuklearnych i żyją przez krótki czas. Największym zainteresowaniem cieszą się lejki kwantowe, ponieważ ich badanie może pomóc w odpowiedzi na pytania dotyczące problemu czarnych obiektów kosmicznych.
Niektórzy naukowcy identyfikują tego typu obiekty kosmiczne jako włochatą czarną dziurę. Otwory te wyróżniają się obecnością promieni podobnych do włosów. Zakłada się, że te fotony i grawitony zachowują część informacji, która wpada do czarnej dziury.

Najbliższa Ziemi czarna dziura

Najbliższa czarna dziura znajduje się 3000 lat świetlnych od Ziemi. Nazywa się V616 Monocerotis lub V616 Mon. Jego waga sięga 9-13 mas Słońca. Partnerem podwójnym tej dziury jest gwiazda o masie połowy masy Słońca. Innym lejkiem stosunkowo blisko Ziemi jest Cygnus X-1. Znajduje się 6 tysięcy lat świetlnych od Ziemi i waży 15 razy więcej niż Słońce. Ta kosmiczna czarna dziura ma również swojego własnego partnera podwójnego, którego ruch pomaga prześledzić wpływ Cygnusa X-1.

Czarne dziury - ciekawostki

Naukowcy opowiadają następujące interesujące fakty na temat czarnych obiektów:

Jeśli weźmiemy pod uwagę, że obiekty te stanowią centra galaktyk, to aby znaleźć największy lejek, musimy wykryć największą galaktykę. Dlatego największą czarną dziurą we wszechświecie jest lejek znajdujący się w galaktyce IC 1101 w centrum gromady Abell 2029.
Czarne obiekty w rzeczywistości wyglądają jak obiekty wielokolorowe. Powodem tego jest ich promieniowanie radiomagnetyczne.
W środku czarnej dziury nie obowiązują żadne trwałe prawa fizyczne ani matematyczne. Wszystko zależy od masy dziury i jej pola grawitacyjnego.
Czarne lejki stopniowo odparowują.
Waga czarnych lejków może osiągnąć niesamowite rozmiary. Największa czarna dziura ma masę równą 30 milionom mas Słońca.

Zarówno dla naukowców minionych wieków, jak i badaczy naszych czasów największą tajemnicą kosmosu jest czarna dziura. Co kryje się w tym zupełnie nieznanym fizyce układzie? Jakie prawa tam obowiązują? Jak płynie czas w czarnej dziurze i dlaczego nawet kwanty światła nie mogą stamtąd uciec? Teraz spróbujemy oczywiście z punktu widzenia teorii, a nie praktyki, zrozumieć, co znajduje się wewnątrz czarnej dziury, dlaczego w zasadzie powstała i istnieje, jak przyciąga otaczające ją obiekty.

Najpierw opiszemy ten obiekt

Zatem czarna dziura jest pewnym obszarem przestrzeni we Wszechświecie. Niemożliwe jest wyodrębnienie go jako osobnej gwiazdy lub planety, ponieważ nie jest to ciało stałe ani gazowe. Bez podstawowego zrozumienia, czym jest czasoprzestrzeń i jak te wymiary mogą się zmieniać, nie da się zrozumieć, co znajduje się wewnątrz czarnej dziury. Rzecz w tym, że obszar ten nie jest tylko jednostką przestrzenną. co zniekształca zarówno trzy znane nam wymiary (długość, szerokość i wysokość), jak i oś czasu. Naukowcy są pewni, że w obszarze horyzontu (tzw. obszarze otaczającym dziurę) czas nabiera znaczenia przestrzennego i może przesuwać się zarówno do przodu, jak i do tyłu.

Poznajmy tajemnice grawitacji

Jeśli chcemy zrozumieć, co kryje się we wnętrzu czarnej dziury, przyjrzyjmy się bliżej, czym jest grawitacja. To właśnie to zjawisko jest kluczowe dla zrozumienia natury tzw. „tuneli czasoprzestrzennych”, z których nawet światło nie może uciec. Grawitacja to interakcja pomiędzy wszystkimi ciałami, które mają podstawę materialną. Siła takiej grawitacji zależy od składu molekularnego ciał, od koncentracji atomów, a także od ich składu. Im więcej cząstek zapada się w określonym obszarze przestrzeni, tym większa jest siła grawitacji. Jest to nierozerwalnie związane z teorią Wielkiego Wybuchu, kiedy nasz Wszechświat był wielkości grochu. Był to stan maksymalnej osobliwości, a w wyniku rozbłysku kwantów światła przestrzeń zaczęła się rozszerzać na skutek wzajemnego odpychania się cząstek. Naukowcy opisują czarną dziurę dokładnie odwrotnie. Co kryje się w środku takiego czegoś zgodnie z TBZ? Osobliwość równa wskaźnikom właściwym dla naszego Wszechświata w momencie jego narodzin.

Jak materia dostaje się do tunelu czasoprzestrzennego?

Istnieje opinia, że człowiek nigdy nie będzie w stanie zrozumieć, co dzieje się wewnątrz czarnej dziury. Ponieważ gdy już się tam znajdzie, zostanie dosłownie zmiażdżony przez grawitację i siłę grawitacji. W rzeczywistości nie jest to prawdą. Tak, rzeczywiście, czarna dziura jest obszarem osobliwości, w którym wszystko jest skompresowane do maksimum. Ale to wcale nie jest „odkurzacz kosmiczny”, który może zassać wszystkie planety i gwiazdy. Każdy obiekt materialny, który znajdzie się na horyzoncie zdarzeń, zaobserwuje silne zniekształcenie przestrzeni i czasu (na razie jednostki te stoją osobno). Euklidesowy system geometrii zacznie działać nieprawidłowo, innymi słowy, przetną się i zarysy figur stereometrycznych nie będą już znajome. Jeśli chodzi o czas, będzie on stopniowo zwalniał. Im bliżej dziury, tym wolniej będzie się poruszał zegar w stosunku do czasu ziemskiego, ale tego nie zauważysz. Wpadając do tunelu czasoprzestrzennego, ciało spadnie z zerową prędkością, ale ta jednostka będzie równa nieskończoności. krzywizna, która zrównuje nieskończoność z zerem, co ostatecznie zatrzymuje czas w obszarze osobliwości.

Reakcja na emitowane światło

Jedynym obiektem w przestrzeni, który przyciąga światło, jest czarna dziura. Nie wiadomo, co się w nim znajduje i w jakiej formie, ale uważa się, że jest to ciemność, której nie sposób sobie wyobrazić. Kwanty światła, docierając tam, nie znikają po prostu. Ich masa jest mnożona przez masę osobliwości, co czyni ją jeszcze większą i powiększa. Zatem jeśli wewnątrz tunelu czasoprzestrzennego włączysz latarkę, aby się rozejrzeć, nie będzie ona świecić. Wyemitowane kwanty będą stale mnożyć przez masę dziury, a ty, z grubsza mówiąc, tylko pogorszysz swoją sytuację.

Czarne dziury na każdym kroku

Jak już ustaliliśmy, podstawą formacji jest grawitacja, której wielkość jest miliony razy większa niż na Ziemi. Dokładne pojęcie o tym, czym jest czarna dziura, przekazał światu Karl Schwarzschild, który w rzeczywistości odkrył sam horyzont zdarzeń i punkt bez powrotu, a także ustalił, że zero w stanie osobliwości jest równe nieskończoność. Jego zdaniem czarna dziura może powstać w dowolnym punkcie przestrzeni. W tym przypadku pewien obiekt materialny o kulistym kształcie musi osiągnąć promień grawitacyjny. Na przykład masa naszej planety musi mieścić się w objętości jednego groszku, aby stać się czarną dziurą. A Słońce przy swojej masie powinno mieć średnicę 5 kilometrów - wtedy jego stan stanie się osobliwy.

Horyzont formowania się nowego świata

Prawa fizyki i geometrii działają doskonale na Ziemi i w niej przestrzeń kosmiczna, gdzie przestrzeń zbliża się do próżni. Ale całkowicie tracą znaczenie na horyzoncie zdarzeń. Dlatego z matematycznego punktu widzenia niemożliwe jest obliczenie, co znajduje się wewnątrz czarnej dziury. Obrazy, jakie można uzyskać, zaginając przestrzeń zgodnie z naszymi wyobrażeniami o świecie, są zapewne dalekie od prawdy. Ustalono jedynie, że czas zamienia się tutaj w jednostkę przestrzenną i najprawdopodobniej do istniejących wymiarów dodawane są kolejne. Pozwala to uwierzyć, że wewnątrz czarnej dziury (zdjęcie, jak wiadomo, tego nie pokaże, ponieważ tamtejsze światło zjada samo siebie) powstają zupełnie inne światy. Wszechświaty te mogą składać się z antymaterii, która jest obecnie nieznana naukowcom. Istnieją również wersje mówiące, że sfera bez powrotu jest jedynie portalem prowadzącym albo do innego świata, albo do innych punktów naszego Wszechświata.

Narodziny i śmierć

Znacznie ważniejsze niż istnienie czarnej dziury jest jej powstanie lub zniknięcie. Kula zniekształcająca czasoprzestrzeń, jak już się przekonaliśmy, powstaje w wyniku zapadnięcia się. Może to być eksplozja dużej gwiazdy, zderzenie dwóch lub więcej ciał w przestrzeni i tak dalej. Ale w jaki sposób materia, której teoretycznie można było dotknąć, stała się domeną zniekształcenia czasu? Zagadka jest w trakcie tworzenia. Ale następuje drugie pytanie – dlaczego znikają takie sfery, z których nie ma powrotu? A jeśli czarne dziury wyparują, to dlaczego światło i cała materia kosmiczna, które zassały, nie wydostaną się z nich? Kiedy materia w strefie osobliwości zaczyna się rozszerzać, grawitacja stopniowo maleje. W rezultacie czarna dziura po prostu się rozpuszcza, a zwykła próżniowa przestrzeń kosmiczna pozostaje na swoim miejscu. Wynika z tego kolejna zagadka – gdzie podziało się wszystko, co się w to wszystko dostało?

Czy grawitacja jest naszym kluczem do szczęśliwej przyszłości?

Naukowcy są przekonani, że czarna dziura może ukształtować przyszłość energetyczną ludzkości. To, co znajduje się w tym układzie, jest wciąż nieznane, ale ustalono, że na horyzoncie zdarzeń każda materia przekształca się w energię, ale oczywiście częściowo. Na przykład człowiek, znajdując się w pobliżu punktu bez powrotu, odda 10 procent swojej materii w celu przetworzenia na energię. Liczba ta jest po prostu kolosalna; stała się sensacją wśród astronomów. Faktem jest, że na Ziemi tylko 0,7 procent materii zamienia się w energię.

Zgodnie z równaniami ogólnej teorii względności Einsteina osobliwości powstają, gdy materia w danym obszarze staje się zbyt gęsta, jak w supergęstym sercu czarnej dziury.

Jeśli Popławski ma rację, być może nie będzie musiał rozumieć.

Zgodnie z nowymi równaniami materia, którą czarna dziura pochłania i pozornie niszczy, staje się materiałem budowlanym dla galaktyk, gwiazd i planet w innej rzeczywistości.

Czy tunele czasoprzestrzenne mogą rozwiązać zagadkę Wielkiego Wybuchu?

Tunele czasoprzestrzenne mogą również wyjaśniać rozbłyski promieniowania gamma, drugie po Wielkim Wybuchu najpotężniejsze eksplozje we wszechświecie. Rozbłyski gamma występują na obrzeżach znanego wszechświata. Powiązano je z supernowymi, czyli śmiercią gwiazd w odległych galaktykach, ale ich dokładne źródła pozostają tajemnicą. Popławski sugeruje, że rozbłyski mogą być wyrzutami materii z alternatywnych wszechświatów. Materia dostaje się do naszego wszechświata przez supermasywne czarne dziury – tunele czasoprzestrzenne – w sercach galaktyk, choć nie jest jasne, jak to jest możliwe.

Czy tunele czasoprzestrzenne mogą wytwarzać „egzotyczną materię”?

Aby wyjaśnić rozbieżności, astronomowie opracowali teorię inflacyjną.

Dlatego wszechświat wydaje się płaski, ponieważ znajdujemy się na kuli, która z naszego punktu widzenia jest niezwykle duża; więc Ziemia wydaje się płaska komuś stojącemu na polu.

Nowy model nie jest pierwszym, który sugeruje, że wewnątrz czarnych dziur istnieją inne wszechświaty. Już wcześniej zasugerował to Damien Isson, fizyk teoretyczny z Uniwersytetu w Arizonie.

W teorii tunelu czasoprzestrzennego nie ma nic zaskakującego

„Wszystko, co ludzie robią w tej branży, jest dość dziwne” – mówi. - „Nie masz prawa mówić, że zwycięży mniej dziwny pomysł, bo tak się nie stanie w żadnym wypadku”.

W uznanym filmie science fiction Interstellar fabuła koncentruje się wokół kolosalnej „czarnej dziury”. Istnienie tych kosmicznych obiektów naprawdę pozostaje jedną z najbardziej intrygujących tajemnic Wszechświata. Być może, dowiedziawszy się, jak one działają, ludzkość uzyska dostęp do światów, o których jeszcze nawet nie wie.

Śmierć gwiazdy

Odkrycie „czarnych dziur” wiąże się bezpośrednio z nową wizją fizycznej budowy Wszechświata, zaproponowaną przez Alberta Einsteina w 1915 roku, pokazującą, że masywne ciała zaginają czas i przestrzeń. Następnie jego teoria otrzymała liczne potwierdzenia eksperymentalne. Nie jest łatwo wyjaśnić, jak wygląda taka krzywizna, dlatego fizycy uciekają się do analogii, wyobrażając sobie przestrzeń jako rodzaj gumowej powierzchni, na którą naciskają metalowe kulki. Co więcej, im masywniejsza kula, tym większe wgniecenie pod nią. W rzeczywistej przestrzeni czterowymiarowej „wgłębienie” zwrócone jest w stronę piątego wymiaru, którego obecność określamy jedynie pośrednio – poprzez zniekształcenie wiązki lub opóźnienie sygnału radiowego przechodzącego w pobliżu Słońca lub gwiazd.

Wiadomo, że „wgłębienie” utworzone przez Słońce jest stosunkowo niewielkie (jego promień jest zaledwie o 50 kilometrów większy od promienia naszej gwiazdy), jednak niemal natychmiast po sformułowaniu przez Einsteina postulatów swojej rewolucyjnej teorii niemiecki astrofizyk Karl Schwarzschild matematycznie udowodniono, że gdzieś wtedy we Wszechświecie mogą znajdować się obiekty o masie tak zaginającej przestrzeń, że nawet światło nie może z niej uciec. Takie obiekty z czasem zaczęto nazywać „czarnymi dziurami”. lekka ręka Amerykanin John Wheeler.

Przez długi czas „czarne dziury” pozostawały w oczach naukowców piękną hipotezą. W 1939 roku młody fizyk Robert Oppenheimer, przyszły „ojciec” amerykańskiej bomby atomowej, pokazał, że w pewnych warunkach gwiazda może zamienić się w prawdziwą „czarną dziurę”. Rzeczywiście, astronomowie wkrótce odkryli, że pod koniec swojego „życia” gwiazdy zachowują się inaczej. Na przykład Słońce, stopniowo wypalając się, zacznie się rozszerzać, a następnie zamieni w białego karła wielkości Ziemi, który będzie się ochładzał przez miliardy lat, stając się ciemną, gęstą grudką materii. Gwiazdy, których masa jest znacznie większa od masy Słońca, spalają swoje paliwo znacznie szybciej, a następnie implodują (zapadają się), tworząc gwiazdę neutronową, czyli „czarną dziurę”. Gwiazdy neutronowe składają się prawie wyłącznie z jąder atomowych, a „czarne dziury” zbudowane są z zakrzywionej przestrzeni i zakrzywionego czasu. Choć „czarna dziura” nie zawiera materii, posiada powierzchnię – nazywa się ją „horyzontem zdarzeń”, przez którą nic nie może uciec.

Z biegiem czasu nauczyli się wykrywać „czarne dziury” na podstawie wpływu, jaki wywierają na otaczającą przestrzeń. Znaleziono około tysiąca takich obiektów, ale astronomowie twierdzą, że są ich setki milionów. Okazało się, że w centrach galaktyk znajdują się także gigantyczne „czarne dziury”, które mogły powstać w wyniku zapadania się masywnych obłoków gazu.

Odkrycie Hawkinga

Wielu fizyków próbowało zrozumieć, jak działają „czarne dziury”. Największy sukces na tym polu odniósł Anglik Stephen Hawking. W 1975 roku nie tylko udało mu się powiązać istnienie „czarnych dziur” z modną mechaniką kwantową, ale także pokazał, jak powinna ona oddziaływać ze światem zewnętrznym.

Przed Hawkingiem wierzono, że „czarna dziura” jedynie pochłania materię, nie dając nic w zamian. Badając zachowanie pól kwantowych w pobliżu „czarnej dziury”, Hawking zasugerował, że koniecznie emituje ona cząstki w przestrzeń kosmiczną, tracąc w ten sposób masę. Efekt ten nazywa się obecnie „promieniowaniem Hawkinga” (lub „parowaniem Hawkinga”). Hawking obliczył, że takie promieniowanie będzie miało widmo termiczne – w związku z czym będzie można je wykryć przy określonej temperaturze. Jednak temperatura ta jest tak niska, że astronomowie nie mogą jej wykryć w przypadku obserwowanych „czarnych dziur”, zatem hipoteza Hawkinga nie znajduje potwierdzenia w obserwacjach.

Teoria „czarnych dziur” stworzona przez Stephena Hawkinga jest kwestionowana przez wielu naukowców. Faktem jest, że według klasycznego poglądu „czarna dziura” może jedynie rosnąć, pochłaniając coraz więcej mas materii. Wynika z tego, że informacja, jako jedna z cech materii wewnątrz „czarnej dziury”, nie ulega zniszczeniu, lecz jest przechowywana na zawsze lub przenoszona z naszego Wszechświata do innego. Hawking twierdzi, że „dziura” zawsze pozostaje w swoim pierwotnym stanie, niszcząc informacje i wyrzucając nadmiar masy w postaci promieniowania. Tym samym oba modele wchodzą w konflikt, a od tego, kto ma rację, zależy budowa modelu grawitacji kwantowej, co bezpośrednio prowadzi do powstania osławionej „teorii wszystkiego”, która pewnego dnia zrewolucjonizuje nasze rozumienie Wszechświata.

W 2004 roku Stephen Hawking twierdził, że rozwiązał rozbieżności między modelami. Jego nowe odkrycie opiera się na fakcie, że w rzeczywistych procesach powstawania i parowania „czarnych dziur” informacja nie ulega zniszczeniu. Dzieje się tak dlatego, że te „dziury”, które opisywane są w ramach licznych teorii, po prostu w naturze nie istnieją. To, co astronomowie obserwują w centrach galaktyk, to „pozorne czarne dziury”, czyli obiekty pod wieloma względami podobne do modeli wymyślonych przez fizyków, ale nie posiadające prawdziwego „horyzontu zdarzeń”. Z grubsza mówiąc, według starej teorii (zwanej także „koncepcją ściany ognia”) astronauta wpadający do „czarnej dziury” zostanie natychmiast wyparowany na „horyzoncie zdarzeń”, a według nowej przeniknie wewnątrz, ale nabierze pewnych specjalnych właściwości fizycznych.

Jednak nowe odkrycie wywołało również ostrą krytykę ze strony kolegów. Okazuje się, że Hawking przyjął za pewnik szereg założeń, które same w sobie wymagają jeszcze uzasadnienia, dlatego też przedwczesne jest stwierdzenie, że temat został ostatecznie zamknięty.

Drzwi do innego świata

Uznany film science fiction Christophera Nolana Interstellar wyraźnie pokazuje, jak wejście do czarnej dziury i badanie jej wewnętrznych właściwości będzie miało wpływ na współczesną fizykę. W rzeczywistości mówimy o technologiach kontroli grawitacji i locie nadświetlnym. Co więcej, w filmie pojawiają się nawet ludzie przyszłości - istoty, które opanowały przestrzeń o większej liczbie wymiarów niż nasza.

Wszystkie te pomysły wprowadził do filmu słynny fizyk Kip Thorne (swoją drogą jest jednym z tych, którym udało się uzasadnić teoretyczną możliwość zbudowania „wehikułu czasu”). W 1991 roku założył się ze Stephenem Hawkingiem o istnienie „nagich osobliwości”, czyli obiektów, które mają wszystkie właściwości centrum „czarnej dziury”, ale nie mają „horyzontu zdarzeń”. Co więcej, Thorne argumentował, że takie obiekty mogą istnieć w rzeczywistości, ale Hawking uważał je za fantazję. I zaledwie pięć lat później spór został rozstrzygnięty na korzyść Thorne’a: Teksańczyk Matthew Choptyuk, korzystając z modelowania matematycznego, udowodnił, że w przypadku zapadnięcia się fali grawitacyjnej możliwe jest osiągnięcie stanu, w którym powstaje coś w rodzaju wrzenia przestrzeni i czasu. Generuje nowe fale grawitacyjne, aż w końcu uformuje się nieskończenie mała „naga osobliwość”.

Kip Thorne wyjaśnia, że w przyrodzie nie ma „nagich osobliwości”: prawa fizyki zabraniają ich spontanicznego występowania. Jednak pewna potężna cywilizacja, która badała „czarne dziury” i zdołała skonstruować technologię generacyjną fale grawitacyjne, może równie dobrze stworzyć sztuczną „nagą osobliwość”. A wtedy taka cywilizacja nie tylko będzie miała możliwość podróżowania przez nasz Wszechświat z prędkością większą niż prędkość światła, ale także przeniknie do innych wszechświatów. Być może, jak dalej Thorne donosi, taka cywilizacja już działa w naszej przestrzeni, obserwuje nas i jest gotowa interweniować, jeśli coś pójdzie z nami nie tak. Jego pomysł brzmi jak fantazja, ale kto może wiedzieć na pewno?..

Anton Perwuszyn