Οι μαύρες τρύπες είναι πραγματικά γιγάντιες μπάλες, λέει μια νέα μελέτη.

Η μελέτη επιχειρεί να βάλει τέλος στη συζήτηση σχετικά με το περίφημο παράδοξο πληροφοριών του Στίβεν Χόκινγκ, το πρόβλημα που δημιουργήθηκε από το συμπέρασμα του Χόκινγκ ότι οποιαδήποτε δεδομένα εισέρχονται σε μια μαύρη τρύπα δεν μπορούν ποτέ να φύγουν. Αυτό το συμπέρασμα συμφωνούσε με τους νόμους της θερμοδυναμικής, αλλά αντιτάχθηκε στους θεμελιώδεις νόμους της κβαντικής μηχανικής.

«Από τι βρήκαμε θεωρία χορδών είναι ότι όλη η μάζα μιας μαύρης τρύπας δεν απορροφάται στο κέντρο», είπε ο Samir Mathur, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο. «Η μαύρη τρύπα προσπαθεί να πιέσει τα πράγματα σε ένα σημείο αλλά μετά τα σωματίδια τεντώνονται σε αυτές τις χορδές, και οι χορδές αρχίζουν να τεντώνονται και να διαστέλλονται και γίνεται αυτό το fuzzball που διαστέλλεται για να γεμίσει ολόκληρη τη μαύρη τρύπα.”

Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στις 28 Δεκεμβρίου στο the Τουρκική Εφημερίδα Φυσικής, διαπίστωσε ότι η θεωρία χορδών είναι σχεδόν βέβαιο ότι έχει την απάντηση στο παράδοξο του Χόκινγκ, όπως πίστευαν αρχικά οι συγγραφείς της εφημερίδας. Οι φυσικοί απέδειξαν θεωρήματα για να δείξουν ότι η θεωρία του fuzzball παραμένει η πιο πιθανή λύση για το παράδοξο πληροφοριών του Χόκινγκ. Οι ερευνητές έχουν επίσης δημοσιεύσει ένα δοκίμιο που δείχνει πώς αυτή η εργασία μπορεί να λύσει μακροχρόνιους γρίφους στην κοσμολογία. το δοκίμιο εμφανίστηκε τον Δεκέμβριο στο International Journal of Modern Physics D.

Ο Mathur δημοσίευσε μια μελέτη το 2004 που διατύπωσε τη θεωρία μαύρες τρύπες έμοιαζαν με πολύ μεγάλες, πολύ ακατάστατες μπάλες νήματος—«fuzzballs» που γίνονται μεγαλύτερες και πιο βρώμικες καθώς απορροφώνται νέα αντικείμενα.

«Όσο μεγαλύτερη είναι η μαύρη τρύπα, τόσο περισσότερη ενέργεια μπαίνει μέσα και τόσο μεγαλύτερο γίνεται το fuzzball», είπε ο Mathur. Η μελέτη του 2004 διαπίστωσε ότι η θεωρία χορδών, η θεωρία της φυσικής που υποστηρίζει ότι όλα τα σωματίδια στο σύμπαν αποτελούνται από μικροσκοπικές δονούμενες χορδές, θα μπορούσε να είναι η λύση στο παράδοξο του Χόκινγκ. Με αυτή τη δομή fuzzball, η τρύπα ακτινοβολεί όπως κάθε κανονικό σώμα και δεν υπάρχει παζλ.

Μετά τη μελέτη του Mathur το 2004 και άλλες παρόμοιες εργασίες, «πολλοί άνθρωποι νόμιζαν ότι το πρόβλημα είχε λυθεί», είπε. “Αλλά στην πραγματικότητα, ένα τμήμα ανθρώπων στην ίδια την κοινότητα της θεωρίας χορδών σκέφτηκε ότι θα αναζητούσε μια διαφορετική λύση στο παράδοξο πληροφοριών του Χόκινγκ. Τους ενοχλούσε που, από φυσική άποψη, ολόκληρη η δομή της μαύρης τρύπας είχε αλλάξει.”

Μελέτες τα τελευταία χρόνια προσπάθησαν να συμβιβάσουν τα συμπεράσματα του Χόκινγκ με την παλιά εικόνα της τρύπας, όπου μπορεί κανείς να σκεφτεί ότι η μαύρη τρύπα είναι «κενός χώρος με όλη της τη μάζα στο κέντρο». Μια θεωρία, το παράδειγμα της σκουληκότρυπας, πρότεινε ότι οι μαύρες τρύπες μπορεί να είναι το ένα άκρο μιας γέφυρας στο χωροχρονικό συνεχές, που σημαίνει ότι οτιδήποτε μπήκε σε μια μαύρη τρύπα μπορεί να εμφανιστεί στην άλλη άκρη της γέφυρας – στο άλλο άκρο της σκουληκότρυπας – στο ένα διαφορετικό μέρος στο χώρο και στο χρόνο.

Ωστόσο, για να λειτουργήσει η εικόνα της σκουληκότρυπας, κάποια ακτινοβολία χαμηλής ενέργειας θα έπρεπε να διαφύγει από τη μαύρη τρύπα στα άκρα της.

Αυτή η πρόσφατη μελέτη απέδειξε ένα θεώρημα – το “θεώρημα των αποτελεσματικών μικρών διορθώσεων” – για να δείξει ότι αν συνέβαινε αυτό, οι μαύρες τρύπες δεν θα φαινόταν να ακτινοβολούν με τον τρόπο που ακτινοβολούν.

Οι ερευνητές εξέτασαν επίσης φυσικές ιδιότητες από τις μαύρες τρύπες, συμπεριλαμβανομένης της αλλαγής τοπολογίας στην κβαντική βαρύτητα, για να καθορίσουν εάν το παράδειγμα της σκουληκότρυπας θα λειτουργούσε.

«Σε κάθε μία από τις εκδοχές που έχουν προταθεί για την προσέγγιση της σκουληκότρυπας, διαπιστώσαμε ότι η φυσική δεν ήταν συνεπής», είπε ο Mathur. “Το παράδειγμα της σκουληκότρυπας προσπαθεί να υποστηρίξει ότι, κατά κάποιο τρόπο, θα μπορούσατε ακόμα να σκεφτείτε ότι η μαύρη τρύπα είναι ουσιαστικά άδεια με όλη τη μάζα στο κέντρο. Και τα θεωρήματα που αποδεικνύουμε δείχνουν ότι μια τέτοια εικόνα της τρύπας δεν είναι πιθανή .”