Traži se crna rupa

Da li su crne rupe zaista nestale i zbog čega Stiven Hoking predlaže mogućnost da one više ne postoje?

Tekst: Nevena Grubač

Ukoliko zaustavite dete na ulici i kažete mu da ima šansu da vam postavi jedno pitanje o svemiru, bilo koje, sva je verovatnoća da će želeti da zna šta su crne rupe. Misteriozne i daleke, od trenutka kada su otkrivene, crne rupe su bile simbol nedokučivog i zastrašujućeg univerzuma. Iako su mnogima golicale maštu samo u trenucima dokolice, dok udobno sede u svojim foteljama daleko od negostoljubivog i ledenog kosmičkog prostranstva, neki pametni, uporni i hrabri ljudi izučavali su ovakve fenomene i o njima saznali dovoljno da bi u nama razbili strah od nepoznatog i zamenili ga fascinacijom i radoznalošću. Zato smo i saznali šta su crne rupe, zato su za njih čula deca i zato su novinski članci o njima rado čitani. Ali, ukoliko su one zaista samo galaktički stanari o kojima toliko mnogo znamo i čije osobine poznajemo, kako to da, odjednom – ne postoje? Gde su, dakle, crne rupe i kuda su u prethodnih nekoliko dana pobegle?

Šta su crne rupe?

U astronomiji, crne rupe, zapravo, nisu nikakve rupe. To nisu bunari u koje možemo upasti ukoliko smo neoprezni, niti su to provalije koje se vešto kriju u zemlji i vode u propast. Crne rupe su nekada bile masivne, velelepne zvezde. Kada su završile svoj život i potrošile nuklearno gorivo koje su sagorevale tokom svojih, za nas, dugih života, više nisu mogle da se suprotstavljaju snažnom gravitacionim sažimanju. Na samom kraju, one su kolabirale i urušile se u svoje sopstveno jezgro, što se desilo kao posledica složenih fizičkih procesa karakterističnih za smrt najvećih zvezda.

Pri snažnoj, fantastičnoj eksploziji, spoljašnji slojevi zvezde odbačeni su u okolni svemir, a njeno jezgro je postalo izuzetno masivna i gusta sfera. U školi smo naučili da što veću masu neko telo ima, imaće i veću gravitaciju. Ovako masivna tela, poput kolabiranog jezgra zvezde, imaju izuzetno jaku gravitacionu silu; toliko snažnu da može da zarobi čak i svetlost. Upravo zbog toga crne rupe ne možemo da vidimo – njihova gravitacija je toliko velika, da čak ni svetlost ne može da im pobegne.

Međutim, ono što smo do sada znali, ili mislili da znamo, jeste da ni crne rupe nisu svemoćne i da ne mogu delovati na beskonačno udaljene objekte. Naime, da bi crna rupa zauvek zarobila neku česticu, potrebno je da joj se ona približi toliko da pređe određenu granicu nakon koje nema povratka. Kosmolozi su ovu granicu nazvali horizont događaja, i on predstavlja zamišljenu sferu koja na određenoj udaljenosti okružuje našu umrlu zvezdu. Ukoliko bi čestica igrala neposredno ispred horizonta događaja, ne bi bila u apsolutnoj opasnosti, ali ukoliko bi ga dotakla, bila bi bespovratno odaslana u pravcu izvora razarajućeg gravitacionog delovanja – ka centru crne rupe.

Osim crnih rupa koje su nastale stelarnim eksplozijama, postoji još nekoliko vrsta, od kojih su najimpresivnije supermasivne crne rupe koje, najverovatnije, naseljavaju centar gotovo svake galaksije u univerzumu, uključujući i Mlečni put u kom mi živimo.

Poslednji let astronauta

Ono što nauku čini toliko doslednom jeste njen nedostatak ega. Ona se konstantno samousavršava i ima fantastičnu osobinu da gleda unazad i ispravlja stvari koje, zahvaljujući novim saznanjima i novoj tehnologiji, danas deluju pogrešno. Imajući u vidu ovaj princip kojim se nauka vodi, Stiven Hoking, koji je posvetio karijeru istraživanju kosmosa, objavio je rad koji sugeriše da su mnoge stvari koje smo mislili da znamo o crnim rupama, zapravo – pogrešne.

Zamišljen nad onim što je među fizičarima poznato kao firewall paradoks crnih rupa[1], Hoking je napisao novi rad pod nazivom „Očuvanje informacija i vremenska prognoza crnih rupa“. U svom radu on pokušava da da odgovor na pitanje koji ovaj paradoks postavlja, a koje glasi: ukoliko bi astronaut padao ka crnoj rupi, šta bi mu se desilo?

Naime, po klasičnoj Ajnštajnovoj teoriji, nakon prelaska horizonta događaja, astronaut, ili bilo ko drugi dovoljno nesrećan, ne bi osetio nikakve momentalne promene. Ipak, veoma brzo bi počeo da oseća uticaj povećane gravitacije, koja bi ga razvlačila poput špagete, sve dok ne bi stigao do singulariteta – hipotetičkog beskonačno gustog centra crne rupe, gde bi se njegova avantura završila.

Ipak, kvantna mehanika, koja je zadužena za mikročestice, misli drugačije. Zato je odgovor kvantne teorije na ovo pitanje pretpostavio da će prostor iza horizonta događaja biti transformisan u region visokih energija, koji bi spalio astronauta u prah i pepeo.

Mada je firewall paradoks ispoštovao zakone kvantnog sveta, doveo je u pitanje Ajnštajnovu teoriju relativnosti, po kojoj bi astronaut osećao zakone fizike na isti način svuda u univerzumu, te da bi horizont događaja trebalo da bude mesto koje se ni po čemu posebno ne razlikuje od svoje okoline. Dakle, koja je verzija misaonog eksperimenta ispravna?

Nova hipoteza

Hoking smatra da kvantni efekti u blizini crne rupe izazivaju suviše snažne prostorno-vremenske fluktuacije da bi uopšte bilo moguće postojanje strogo definisane sfere oko nje. Kako se ne bi sukobio ni sa opštom relativnošću ni sa kvantnom fizikom, a ipak rešio paradoks, umesto klasičnog horizonta događaja Hoking predlaže postojanje prividnog horizonta. Prividni horizont bi samo privremeno zarobljavao materiju i energiju, pre nego što ih, pod određenim uslovima oslobodi, doduše, u prilično izmenjenoj formi. U ovom slučaju, crne rupe više ne bi bile toliko crne, jer bi postojali scenariji u kojima bi materija zaista mogla da pobegne od njih.

Na ovaj način Hoking sugeriše da je prividni horizont prava granica crne rupe. „Odsustvo konačnog horizonta znači da crne rupe ne postoje – bar ne u smislu u kom svetlost ne može pobeći od njih“, predlaže Hoking u svom radu.

Ključ je, zapravo, u činjenici da teorija relativnosti ne dozvoljava beg iz crne rupe, dok kvantna teorija tako nešto, u određenim uslovima, dopušta. Kada bi konačno bila pronađena objedinjujuća teorija, ona koja povezuje gravitaciju sa ostalim fundamentalnim silama, osim što bi bio ostvaren vekovni san naučnika, bile bi rešene i ovakve nedoumice. To, nažalost, još nije slučaj, pa je i odgovor na ovo pitanje i dalje misterija, priznao je i sam Hoking.