U novom radu, međunarodni tim fizičara pronašao je rješenje za bolje razumijevanje kako crna rupa koja se urušava može izbjeći kršenje temeljnih zakona kvantne fizike.
Informacijski paradoks crne rupe
Informacijski paradoks crne rupe neriješena je zagonetka unutar koje dolazi do nesrazmjera između Einsteinove teorije opće relativnosti i kvantne mehanike. Naime, fizičare već duže vrijeme muči pitanje što se događa s informacijama nakon što pređu horizont događaja crne rupa.
Prema općoj relativnosti, horizont događaja crne rupe točka je bez povratka. Sve što prijeđe preko te kritične točke odlazi u nepovratni gravitacijski bunar crne rupe. Niti jedna brzina u Svemiru, čak ni brzina svjetlosti u vakuumu, nije dovoljna kako bi se izmaklo crnoj rupi nakon te točke.
Unatoč tome, Stephen Hawking je 1970-ih postavio teoriju koja, uzevši u obzir kvantnu mehaniku, nalaže da crne rupe ipak mogu emitirati zračenje. Uzrok tome je interferencija crne rupe s valnim svojstvima okolnih čestica. Rezultat je karakterističan sjaj te rastuća temperatura kako se crna rupa smanjuje. Na koncu, ovaj bi sjaj trebao svesti crnu rupu na nulu. “Ovo se zove isparavanje crne rupe jer se crna rupa skuplja, baš kao kapljica vode koja isparava”, objašnjava fizičar Kanato Goto sa Sveučilišta Cornell i RIKEN iz Japana
Budući da ‘sjaj’ uopće ne nalikuje materiji koja je ušla u crnu rupu, čini se da je sve što je ušlo u isparenu crnu rupu zauvijek nestalo. No, kvantna mehanika nalaže da informacija ne može jednostavno nestati iz svemira. Mnogi su fizičari istraživali mogućnost da se ta informacija na neki način manifestira putem Hawkingovog zračenja.
Model crvotočina
Goto i njegov tim željeli su matematički istražiti ovu ideju računajući entropiju Hawkingovog zračenja oko crne rupe. To je mjera poremećaja u sustavu i može se koristiti za dijagnosticiranje gubitka informacija u Hawkingovom zračenju. Prema radu fizičara Dona Pagea iz 1993., ako se poremećaj obrne i entropija padne na nulu kada crna rupa nestane, paradoks nedostajućih informacija biva riješen. No, kvantna mehanika ne dopušta ovaj preokret.
U novom radu, objavljenom u znanstvenom časopisu Journal of High Energy Physics, Goto i njegov tim pokušali su riješiti ovaj problem uvođenjem modela crvotočine i ponovnim izračunavanjem entropije Hawkingovog zračenja. Crvotočine su mostovi između dva područja zakriljevnog prostor-vremena, što znači da je unutrašnjost crne rupe i zračenje izvana također povezano.
Iako su postojale naznake da geometrija crvotočina može pomoći u rješavanju poznatog paradoksa, njena matematika bila je poprilično kompleksna. Premda se radi samo o teoriji, novi rad upućuje na neke stvari koje su nam nedostajale kako bi ‘pomirili’ opću relativnost s kvantnom mehanikom. “Otkrili smo novu geometriju prostor-vremena sa strukturom nalik crvotočini koja je prethodno bila zanemarena u konvencionalnim proračunima”, smatra Goto. “Entropija izračunata pomoću ove nove geometrije daje potpuno drugačiji rezultat.”
Kada je tim izvršio svoje izračune koristeći model crvotočine, njihovi rezultati su odgovarali Pageovoj entropijskoj krivulji. To sugerira da informacije koje odlaze prema horizontu događaja crne rupe možda ipak nisu zauvijek izgubljene. No, paradoks i dalje nije u potpunosti riješen. “Još uvijek ne znamo osnovni mehanizam kako se informacije prenose zračenjem”, smatra Goto. “Treba nam teorija kvantne gravitacije.”
https://kozmos.hr/znanstvenici-objasnili-neobicno-spajanje-crnih-rupa-u-gw190521-kao-interakcije-u-dvodimenzionalnom-okruzenju/
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram
Izvori:
Ja sam Matija Klarić.
Student sam Ekonomskog fakulteta, a u slobodno se vrijeme bavim volonterstvom te istraživanjem, čitanjem i pisanjem o mojim omiljenim temama; svemiru, astronomiji, astrofizici i tehnologiji.
