Stephen Hawking: Černé díry, jak je známe, možná neexistují

04.02.2014 - Petr Broža

Podstatu černých děr zatím zcela neznáme a vzhledem k tomu, že se nám je dosud nepodařilo pozorovat přímo, je rozlousknutí jejich tajemství nad naše síly. K pochopení podstaty se již desítky let snaží přispět i Stephen Hawking. Ten navíc nedávno přišel s teorií, podle níž nejsou černé díry vůbec černé…


Reklama

Černá díra je extrémně hustý posmrtný zbytek hvězdy, která se na konci svého života gravitačně zhroutila a vytvořila objekt natolik hmotný a současně malý, že jeho vlastnosti přesahují naše běžné chápání. Takto hmotný objekt dále pohlcuje okolní hmotu a stává se tak stále větším a „žravějším“. Tyto supermasivní černé díry tušíme v centrech všech, případně většiny galaxií.

Podle teorie relativity mají černé díry tak velkou gravitaci, že ji nepřekoná ani světlo. Zkrátka, co černá díra schvátí, to už nenavrátí. U černý díry má existovat tzv. horizont událostí, hranice, za níž už není návratu. Když se za nic cokoliv dostane, černá díra to pohltí. Proto nemohou být černé díry přímo pozorovatelné a proto jim říkáme černé. Jak ve skutečnosti vypadají a co se za horizontem událostí děje, nemáme ani tušení.

Paradoxy černých děr

Počátkem 70. let století přišel Stephen Hawking, asi neznámější fyzik zabývající se podstatou vesmíru, s tím, že černé díry vyzařují v blízkosti horizontu událostí tepelnou radiaci – známou následně jako Hawkingovo záření, která postupně hmotu černé díry likviduje – „vypařuje“ do okolí (pokud tedy černá díra není „krmena“ novou hmotou z okolí). Jenže podle Hawkinga toto záření nemělo z černé díry vynášet žádné informace o hmotě, která do ní „spadla“; tato původní informace zůstala navždy ztracena v černé díře. A my kvůli tomu nemáme žádnou možnost se dozvědět, co se nachází za horizontem událostí, přestože k určitému vyzařování hmoty a energie dochází.

To odpovídá Einsteinově teorii relativity, která říká, že vše, co jednou černá díra pohltí, ztraceno. Na druhou stranu kvantová mechanika, která se zabývá vesmírem a jeho podstatou v malém měřítku, říká, že veškeré informace o hmotě musí zůstat zachovány. Jak je tedy možné, aby docházelo k vyzařování a současně ke ztrátě původní informace o hmotě? Kam se tato informace ztrácí? Pohltí a zničí ji černá díra? Změní se v něco jiného?

O několik desítek let později Hawking připustil, že toto záření sebou přece jen nějakou informaci nese. Informace by tak mohly opustit horizont událostí, což by vyhovovalo kvantové mechanice, ale zase je to v rozporu s teorií relativity, tedy že černou díru nemůže opustit nic, ani světlo. Vzniká tedy jeden z paradoxů černých děr. Navíc pokud by to byla pravda, černé díry by vlastně už nebyly černé, protože bychom je mohli nějakým způsobem alespoň částečně pozorovat.

S dalším paradoxem přišel v roce 2012 Joseph Polchinski a jeho tým, podle nichž by se v případě, že existuje Hawkingova radiace, měla nacházet v blízkosti horizontu událostí jakási ochranná stěna (v originále firewall), která zničí vše, co se k ní přiblíží. Jenže podle teorie relativity se při průchodem horizontem událostí nic nestane. Kdyby do černé díry padal člověk, neměl by kromě pocitu extrémní gravitace, které jej trhá na kusy, cítit nic zvláštního. Podle teorie ohňové stěny by však byl spálen dříve, než ho roztrhají slapové síly. Další paradox.

Černé, nebo šedé?

Zatím posledním příspěvkem do diskuze okolo černých děr je krátký článek Stephena Hawkinga zveřejněný 22. ledna, podle nějž dokonce neexistuje ani horizont událostí, ale jen zdánlivý horizont, který může být stálý po určitou dobu a který po čase může měnit tvar. Pokud by se událost stala v době, kdy se tento horizont v důsledku kvantových změn uvnitř změnil, může informace ležící najednou mimo něj uniknout. A to v nezměněné, původní podobě, což by nebylo v rozporu s kvantovou mechanikou ani i teorií relativity. Neřeší to však problém firewallu, o které se Hawking ve svém příspěvku nezmiňuje.

Pokud tedy může unikat světlo a další formy záření z černých děr, znamená to, že černé díry přestaly/přestanou existovat? Ve smyslu chápání slova „černé“, tedy neemitující záření, ano. Ale nic to nemění na tom, že stále existují extrémně hmotné objekty, které svou gravitací drží pohromadě hvězdné systémy, galaxie atd. Jen by nešlo o objekty černé, ale třeba jen „tmavě šedé“. Na vyřešení záhady okolo nich si ale ještě počkáme. A třeba se nám je jednou skutečně podaří pozorovat.

  • Zdroj textu:

    Stephen Hawking: „Information preservation and weather forecasting for black holes“

  • Zdroj fotografií: NASA

Reklama

Další články v sekci

Reklama

Reklama

Aktuální články

Revue

Léčba alergie na arašídy zklidňuje imunitní systém a tlumí jeho přehnané reakce.

Věda

Diskuze o zřízení univerzity na Moravě provázely nacionální třenice

Historie

Molekulární mračna N159E (Motýlí mlhovina, vlevo) a N159W South (vpravo) ve Velkém Magellanově mračnu.

Vesmír

Hejno jespáků srostloprstých. V jeho středu panuje bezpečí a ptáci se mohou v klidu najíst. Vně stojící jedinci takový klid nemají.

Příroda

Hypersonický let bude extrémní, takže hypersonické letouny potřebují extrémně odolné materiály.

Věda

Nové časopisy Extra Publishing

RSSInzerceO serveru (Redakce)Partnerské weby
© Extra Publishing, s. r. o. 2007–2011. ISSN 1804-9907