Interiorul unei găuri negre este mult mai complex decât s-a crezut anterior. Nu se poate spune cu exactitate tot ceea ce se află într-o gaură neagră, dar oamenii de știință au câteva răspunsuri fascinante.
- În interiorul unei găuri negre se află o structură numită Steaua Planck
- Este aproape imposibil ca cineva să vadă cu exactitate ceea ce se află într-o gaură neagră din cauza puterii gravitaționale devastatoare
- Fiecare galaxie are în centru o gaură neagră
Steaua Planck
Materia concentrată reprezintă o singularitate gravitaţională sau este în trecere într-un pasaj spaţiu-timp? Aceste sunt doar câteva întrebări la care au încercat să răspundă cei mai mari oameni de știința.
Acum mai bine de o sută de ani, Albert Einstein susţinea existența unei materii singulare gravitaţionale în interiorul găurilor negre. În prezent, singularitatea este contestată de mulți fizicieni.
Doi astrofizicieni celebri, Carlo Rovelli și Francesca Vidotto, sugerează că în interiorul găurilor negre se afla o structură numită steaua Planck. Conform opiniei celor doi, această structură va fi returnată în Univers, la un moment dat. Unii cercetători au propus trimiterea unor sonde spaţiale în interiorul găurilor negre pentru a ști ceea ce se întâmpla.
Teoria singularităţii suferă de ceea ce a fost numit paradoxul informaţiei, și anume, găurile negre par că distrug informația din interiorul lor, situație care încălca regulile teoriei generale a relativităţii.
Teoria celor doi astrofizicieni pleacă de la Big Bang, fenomenul care a creat Universul și care a avut avut un ricoşeu, Big Crunch. Aceeași întrebare și-au pus-o și despre găurile negre. Dacă lucrurile sunt adevărate, înseamnă că o gaură neagră își reduce lent, în timp, masa, ca urmare a radiaţiei Hawking și pe măsura ce gaură neagră se contractă, steaua Planck crește după ce absoarbe toate informațiile din interior.
Mai multe tipuri
Găurile negre nu sunt direct observabile. Asta nu înseamnă că nu se știe ce se află în interiorul unei găuri negre. Parțial, nu în totalitate. Materia care este înghițită este supusă la temperaturi uriașe, situație care duce la producerea unei mari cantităţi de raze X.
O gaură neagră are o masă dată concentrată într-un punct numit singularitate gravitațională. S-a demonstrat că o gaură neagră nu este un aspirator irezistibil, așa fuseseră numite anterior descoperirii. Soarele se află în apropierea unei găuri negre si nu au fost înregistrate perturbări sau anomalii. Forța de atracție a unei găuri negre acţionează pe o distanță de 3 kilometri.
Există mai multe tipuri de găuri negre.
- Cele care s-au format prin prăbușirea gravitaţională a unei stele sunt gauri negre stelare.
- Există si găuri negre supramasive
- sau galactice.
În secolul al XVIII-lea, Isaac Newton a fost primul care a susținut existența lor. Mai târziu, teoria găurilor negre a fost dezvoltată de Einstein. Abia în anul 1971, grație satelitului Uhuru, a putut fi observată o gaură neagră.
O gaură neagră este caracterizată prin trei parametri, masa, încărcătura electrică și momentul cinetic. Zona sferică care delimitează regiunea de unde lumina și materia nu mai pot ieși a fost numită orizontul evenimentelor. În centrul unei găuri negre, timpul se scurge mai lent, iar câmpurile gravitaționale și distorsiunile spațiului devin infinite.
În astrofizică, o gaură neagră reprezintă ultimul stadiu al unei prăbușiri gravitaţionale. Găurile negre galactice se află în centrul galaxiei și provoacă apariția unor jeturi de raze X.
În interiorul unei găuri negre, gravitația
Un alt element care se află în interiorul unei găuri negre este gravitația. În timp ce unele materiale sunt atrase în interiorul găurilor negre, gazele sunt aruncate spre exterior. Acest lucru se datorează faptului că zona din apropierea orizontului evenimentului este extrem de energică. Gazele sunt aruncate în exterior în mod violent, la distanţe de 3,3 ani lumină.
De curând, specialiştii de la NASA au surprins momentul în care o stea care se afla în apropierea unei găuri negre, a fost ruptă și înghiţită de monstrul cosmic. Conform teoriilor actuale, informația dintr-un obiect care cade într-o gaură neagră nu mai poate să fie recuperată. Dintr-o gaură neagră, iese doar o cantitate mică de radiaţie termală numită Hawking.
În aceste condiții, nu se poate calcula numărul obiectelor înghițite. Exista o excepție. Dacă informația cuantică nu se distruge, aceasta ar fi singurul purtător al cuantificării obiectelor înghițite. Acest fenomen se numește paradoxul informaţiei.
Gaura neagră din centrul galaxiei
În centrul galaxiei noastre, Calea Lactee, a fost observată o gaură neagra galactică. În fapt, o stea care a fost numită S2 face o mișcare de revoluţie în jurul acestei găuri negre în 11 ani. Distanța dintre S2 și gaura neagră este aproximativ egală cu cea dintre Soare și Uranus.
Mai târziu, telescopul Chandra a detectat două alte găuri negre galactice care orbitează una în jurul celeilalte.
Ziarul Dailymail a dat câteva informaţii despre cea mai apropiată gaură neagra față de planeta noastră. Ea se află la o distanță de 50 milioane de ani lumină.
Masa sa este de 6,8 miliarde mai mare ca cea a Soarelui. În opinia specialiștilor, ea s-a format prin contopirea mai multor găuri negre mai mici.
Sunt specialiști care susțin teoria conform căreia găurile negre sunt niște găuri de vierme care trec în alte părti ale Universului sau poate în altul. Călătoria s-ar putea face cu o viteză mai mare decât cea a luminii.
Gravitația, o forța neînțeleasă pe deplin
Gravitaţia face parte din cele patru forţe fundamentale, alături de interacțiunea tare, slabă și electromagnetism. Particulele gravitaţiei s-ar numi gravitoni, însă nimeni nu a putut demonstra existența lor.
Că mai toate galaxiile din Univers, Calea Lactee are în centrul său o gaură neagră numită Sagittarius A. În mod constant, aceasta atrage toate obiectele din jurul său, formând o constelaţie uriașa de stele, de aproximativ un miliard de ori mai densă decât colțul nostru de galaxie.
În jurul lui Sagittarius A, plutesc șase obiecte cosmice care arata ca niște pete imense de gaz, mult mai masive decât planeta noastră. Fiecare obiect este o pereche binară de stele, care s-au lovit una de alta, influenţate de gravitaţia emanată de gaura neagră.
„Părul” în interiorul unei găuri negre
Recent, o echipă internațională de astronomi a dovedit că găurile negre rotative pot avea „păr”, adică parametri suplimentari care depind de materia absorbită.
Fără teorema părului
Conform teoremei fără păr, găurile negre pot fi descrise rezolvând ecuațiile gravitaționale și electromagnetice ale Einstein-Maxwell (GTR), din care rezultă că găurile negre pot avea doar trei caracteristici : masă, moment unghiular (viteza de rotație, rotire ) și încărcare electrică. Dacă aceste valori converg, atunci aceste găuri negre pot fi numite gemene, observatorul nu le va putea distinge între ele, chiar dacă sunt formate în moduri complet diferite.
Rețineți că nu există nicio dovadă matematică a teoremei generale fără păr, motiv pentru care matematicienii o numesc ipoteză. Întrucât nu există alte informații observabile despre aceste obiecte devoratoare de lumină, unii fizicieni spun că găurile negre seamănă cu un cap chel fără păr.
Rezultatele noului studiu, totuși, pun la îndoială teorema fără păr, sau cel puțin aplicația sa universală: utilizând simulări pe computer, autorii au demonstrat că găurile negre „extreme” – cele a căror rotire sau sarcină electrică sunt complet epuizate – au mai multe „fire” subțiri. Autorii studiului, publicat în revista Physical Review D, menționează , de asemenea , că „părul” găurilor negre ar putea fi într-o zi detectat folosind detectoare de unde gravitaționale (LIGO și VIRGO).
În interiorul unei găuri negre există „păr” ?
De-a lungul anilor, oamenii de știință au căutat modalități de a ocoli teorema fără păr prin diferite moduri. Cercetătorii au căutat caracteristici care să indice existența câmpurilor fundamentale necunoscute capabile să interacționeze cu găurile negre.
În 2012, matematicianul Stefanos Aretakis și colegii săi de la Universitatea din Toronto au sugerat că instabilitățile ar putea fi observate pe orizontul evenimentelor unor găuri negre. Aceste instabilități ar oferi, de fapt, găurii negre o atracție gravitațională mai puternică decât altele, făcând găuri negre identice distincte.
După cum scrie Quanta Magazine, astăzi știm despre existența unui câmp scalar, câmpul Higgs. Cu toate acestea, câmpul Higgs este instabil și se degradează rapid, dar nu și alte câmpuri scalare asociate cu materia întunecată, energia întunecată și diverse fire ale teoriei șirurilor. O echipă de cercetători de la Universitatea din Massachusetts a demonstrat în lucrarea lor că găurile negre extrem de rotative pot avea echivalentul gravitațional al sarcinii lui Aretakis.
Fizicienii cred că firele de păr gravitaționale apar din perturbații în curbura spațiu-timp la orizontul de evenimente al găurii negre și depind de modul în care s-a format gaura neagră.
Deoarece există diferențe în detaliile exacte ale modului în care se formează fiecare gaură neagră, aceasta înseamnă că fiecare gaură neagră va avea un fir gravitațional diferit, chiar dacă masa, rata de rotație și sarcina găurilor negre sunt aceleași.
Există, de asemenea, posibilitatea ca „părul” gravitațional să poată fi văzut în timpul fuzionării găurilor negre. Adică, dacă „părul” este descoperit vreodată, oamenii de știință pot obține informații valoroase despre fizică în afara modelului standard. Rețineți că autorii noului studiu nu au respins teorema fără păr , dar au arătat că nu se aplică tuturor găurilor negre.
