Zaskakujące odkrycie. Naukowcy ogłosili nowe fakty o czarnych dziurach

Dynamiczna natura czarnych dziur

Artykuł opublikowany w Physics Letters B podkreśla znaczenie traktowania czarnych dziur jako układów dynamicznych. Okazuje się, że natura i właściwości czarnych dziur mogą dotyczyć także innych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe czy białe karły.

Pomost między czarnymi dziurami a niezwykle zwartymi obiektami

Obiekty typu ECO (ang. Extremely Compact Objects) to ciała niebieskie o bardzo wysokiej gęstości i niewielkich rozmiarach. Przykładami takich obiektów są czarne dziury, gwiazdy neutronowe i białe karły.

Badania wykazały, że obiekty takie mają te same właściwości termodynamiczne co czarne dziury. Wyniki te mogą przyczynić się do rozwiązania tzw. paradoksu informacyjnego związanego z tymi niezwykłymi obiektami, a także pomóc w zrozumieniu termodynamiki czarnych dziur w kontekście dynamiki kwantowej.

Polecamy: Astronomowie wykryli ultramasywną czarną dziurę

Nowe spojrzenie na termodynamikę. Fakty o czarnych dziurach

Badania zostały przeprowadzone przez dr. Christiana Cordę i dr. Carlo Cafaro z Uniwersytetu w Albany. Zespół wykorzystał elementy fizyki kwantowej, mechaniki statystycznej i ogólnej teorii względności. Jednym z kluczowych problemów współczesnej fizyki teoretycznej jest zrozumienie natury czarnych dziur. 

Nasze rozumienie czarnych dziur opierało się do tej pory na ogólnej teorii względności Einsteina. Jednym z kluczowych odkryć związanych z czarnymi dziurami była ich termodynamika, rozwijana przez takich naukowców jak Stephen Hawking. Jego prace pokazały, że czarne dziury emitują promieniowanie (tzw. promieniowanie Hawkinga), które ma charakter termiczny. Było to zaskakujące odkrycie, ponieważ sugerowało, że czarne dziury mogą tracić masę i ostatecznie „wyparować”. Jednak ta emisja, zgodnie z pierwotnymi teoriami, nie pozwalała na zachowanie informacji, co prowadziło do tzw. paradoksu informacyjnego czarnej dziury.

Najnowsze badania sugerują, że nasze rozumienie czarnych dziur może być błędne. Istnieje możliwość, że obiekty typu ECO nie posiadają ani horyzontu zdarzeń, ani osobliwości. Takie podejście rozwiązuje pewne problemy, na przykład usunięcie osobliwości i przywrócenie obowiązywania praw fizyki. Być może, czarne dziury powinniśmy traktować jako dynamiczne ciała, co całkowicie zmienia ich rolę w kosmosie.

Warto obejrzeć: HOLISTIC NEWS: Ile mamy czasu, żeby ewakuować się z Ziemi w kosmos? Maciej Myśliwiec

Nowe wyzwania dla fizyków

W 2023 roku fizycy Samir Mathur i Madhur Mehta udzielili istotnej odpowiedzi na to pytanie. Wykazali, że każdy ECO musi mieć takie same właściwości termodynamiczne jak czarna dziura, niezależnie od tego, czy posiada horyzont zdarzeń. Ich wynik, choć niezwykle interesujący, został uzyskany w przybliżeniu. Zgodnie z nim emisja promieniowania przez czarną dziurę ma charakter termiczny. Jednak biorąc pod uwagę zasadę zachowania energii, widmo promieniowania Hawkinga nie może być dokładnie termiczne.

W swojej pracy dr Corda i dr Cafaro rozszerzyli wyniki Mathura i Mehty, wprowadzając koncepcję stanu dynamicznego, w którym widmo promieniowania nie jest dokładnie termiczne.

Dzięki badaniom naukowców, takich jak Samir Mathur, Madhur Mehta, Christian Corda i Carlo Cafaro, zrozumieliśmy, że emisja promieniowania z czarnej dziury może nie być całkowicie termiczna, jak pierwotnie sądzono, lecz bardziej złożona. Te odkrycia stawiają nowe wyzwania przed fizyką teoretyczną, zwłaszcza w kontekście kwantowej grawitacji i prób rozwiązania paradoksu informacyjnego czarnych dziur.

Polecamy: Najbardziej tajemnicze obiekty wszechświata zdradzają swoje sekrety