Osobliwości poza czarnymi dziurami? Tak, ale w innych wszechświatach

Czarne dziury, tajemnicze, groźne obiekty, które przechwytują wszystko, co znajdzie się w ich pobliżu. Być może jednak chronią nas przed tym, co kryją w swoim wnętrzu – przed osobliwością. Na to pytanie starają się odpowiedzieć specjaliści zajmujący się hipotezą kosmicznej cenzury.

Z równania Einsteina wynika, że za horyzontem zdarzeń, czyli miejscem, poza którym wszystko znika w czarnej dziurze i które jest niedostępne obserwacyjnie, znajdują się osobliwości. Osobliwość to punkt, w którym przyspieszenie grawitacyjne czy też gęstość materii są nieskończone. Nasz wszechświat wziął się z osobliwości, która istniała na początku Wielkiego Wybuchu.

O strukturze osobliwości nie wiemy niczego. W ich pobliżu prawdopodobnie obowiązują obce nam prawa fizyczne. Nie zrozumiemy ich dopóty, dopóki fizykom nie uda się stworzyć zunifikowanej teorii łączącej grawitację i fizykę kwantową.

Nie musimy się jednak obawiać wpływu osobliwości na otoczenie, właśnie dlatego, że znajdują się one wewnątrz czarnych dziur. Sformułowana pod koniec lat 60. ubiegłego wieku hipoteza kosmicznej cenzury Rogera Penrose'a mówi, że osobliwości nie mogą istnieć poza czarnymi dziurami. Przez kilkadziesiąt lat fizycy przyjmowali to za pewnik. I rzeczywiście, nikt nigdy nie zaobserwował nagiej osobliwości, czyli takiej istniejącej poza czarną dziurą.

Jednak w 2010 roku Luis Lehner i Frans Pretorius przeprowadzili symulacje komputerowe, z których wynikało, że zewnętrzna powierzchnia czarnych dziur może się rozpaść, pozostawiając za sobą nagą osobliwość. Na szczęście możemy spać spokojnie. Z symulacji wynika bowiem, że do takiego rozpadu może dojść wyłącznie we wszechświatach, w których istnieją więcej niż trzy wymiary. Jest zatem niemożliwy w naszym trójwymiarowym wszechświecie opisanym przez ogólną teorię względności.

Badania Lehnera i Pretoriusa na nowo obudziły zainteresowanie hipotezą kosmicznej cenzury. A specjaliści zastanawiają się, czy do rozpadu czarnej dziury i pojawienia się nagiej osobliwości może dojść w naszym wszechświecie, a jeśli nie może, to dlaczego.

Obecnie dysponujemy znacznie potężniejszymi komputerami niż jeszcze przed dekadą, nie mówiąc już o maszynach, jakie mógł mieć do dyspozycji Penrose. Fizycy mogą więc lepiej symulować wzrost i ewolucję czarnych dziur oraz próbować zrozumieć, co dzieje się wewnątrz nich. Jednak same moce obliczeniowe to nie wszystko. Wciąż bowiem nie wiemy dokładnie, w jaki sposób symulować czarne dziury.

Pan Figueras, fizyk z Queen Mary University w Londynie wykazał niedawno, że nagie osobliwości mogą pojawiać się nie tylko w wyniku rozpadu czarnych dziur, ale również wskutek ich zderzeń. A do takich zderzeń dochodzi także w naszym wszechświecie. Jednak Figueras i jego zespół twierdzą, że w naszym wszechświecie zderzenia czarnych dziur zawsze powodują, że osobliwość pozostaje wewnątrz czarnej dziury.

Hipoteza Penrose'a wciąż nie została ani ostatecznie dowiedziona, ani odrzucona. A pracujący nad nią specjaliści zajmują się nie tyle jej obaleniem, bądź potwierdzeniem, a tworzeniem metod badawczych, pozwalających lepiej poznać czarne dziury i osobliwości. W tym przypadku ważna jest droga, a nie cel.

czarna dziura osobliwość naga osobliwość