Horizont događaja je poput vrata koja vode iz jednog svemira u drugi. Ta vrata se ne šire kako se svemir širi, što bi također trebalo vrijediti i za horizonte drugih crnih rupa u tom svemiru.
U novom istraživanju, fizičar Nikodem Popławski sa Sveučilišta New Haven otkrio je intrigantne aspekte ponašanja crnih rupa u širećem svemiru. Prema Einsteinovim jednadžbama, brzina širenja svemira na horizontu događaja svake crne rupe mora biti konstantna, što implicira da je jedina energija na tom horizontu tamna energija, poznata kao kozmička konstanta. Ova studija je objavljena na otvorenom servreru arXiv.
Jedinstvena konstantna brzina širenja
“U suprotnom,” objašnjava Popławski, “tlak materije i zakrivljenost prostor-vremena morali bi biti beskonačni na horizontu događaja, što je fizički nemoguće.”
Crne rupe su jednostavni objekti u svemiru s tri osnovna svojstva: masa, električni naboj i kutni moment (spin). Iako jednostavne, crne rupe imaju događajni horizont – sfernu granicu unutar koje ništa, pa ni svjetlost, ne može pobjeći njihovoj gravitaciji.
Povijesni kontekst i Schwarzschildov doprinos
Koncept crnih rupa prvi je put predložio Karl Schwarzschild 1916. godine dok je služio na ruskoj fronti tijekom Prvog svjetskog rata. Koristeći Einsteinove jednadžbe opće relativnosti, Schwarzschild je definirao događajni horizont kao sferu oko crne rupe čiji polumjer raste proporcionalno s masom crne rupe.
Unutar ovog horizonta, čak ni svjetlost, najbrži objekt u svemiru, ne može pobjeći. Schwarzschild je također identificirao singularnost u središtu crne rupe – točku beskonačne gustoće gdje zakoni fizike, kakve poznajemo, prestaju vrijediti.
Astrofizičari su otkrili da većina galaksija, uključujući našu Mliječnu stazu, ima supermasivnu crnu rupu u svom središtu. Naša galaksija ima crnu rupu nazvanu Strijelac A*, s masom više od četiri milijuna puta većom od mase Sunca. Godine 2019., znanstvenici su uspjeli direktno snimiti crnu rupu u središtu galaksije Messier 87, udaljenu 55 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje.
Popławski i McVittiejeva rješenja
Popławski je, nadovezujući se na Schwarzschildove radove, istraživao masivne, centralno simetrične objekte u širećem svemiru. Britanski matematičar George McVittie prvi je 1933. godine riješio Einsteinove jednadžbe za ovakve objekte. McVittie je pokazao da blizu mase prostor-vrijeme nalikuje Schwarzschildovom modelu s događajnim horizontom, ali daleko od mase svemir se širi kao naš današnji svemir.
Popławski je koristio McVittiejeva rješenja kako bi otkrio da brzina širenja svemira na horizontu događaja mora biti konstantna, što je povezano s kozmičkom konstantom, odnosno gustoćom energije vakuuma prostor-vremena, danas poznatom kao tamna energija. Ova otkrića sugeriraju da se različiti dijelovi svemira šire različitim brzinama.
Hubbleova napetost i širenje svemira
Poznata “Hubbleova napetost” – statistički značajno neslaganje između različitih izmjerenih vrijednosti Hubbleovog parametra – može se objasniti Popławskijevim radom. Prema njemu, ovo neslaganje je prirodna posljedica točne analize prostor-vremena crne rupe u širećem svemiru unutar Einsteinove opće teorije relativnosti.
Njegove jednadžbe također pokazuju da je širenje svemira s različitim brzinama posljedica pozitivne vrijednosti kozmičke konstante, bez koje bi zatvoreni svemir oscilirao i ne bi mogao stvoriti kozmičke praznine.
Popławski je zaključio da je najjednostavnije objašnjenje za trenutno ubrzanje svemira postojanje pozitivne kozmičke konstante. Također je predložio da su crne rupe potencijalno crvotočine prema novim svemirima, gdje horizont događaja služi kao vrata između dva svemira.
“Horizont događaja je poput vrata koja vode iz jednog svemira u drugi. Ta vrata se ne šire kako se svemir širi, što bi također trebalo vrijediti i za horizonte drugih crnih rupa u tom svemiru,” rekao je Popławski.
Ovo revolucionarno istraživanje otvara nove smjerove u razumijevanju crnih rupa i širenja svemira, postavljajući temelje za buduća istraživanja u kozmologiji i teorijskoj fizici.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
