Οι μαύρες τρύπες 'δεν υπάρχουν'

Πηγή: Nature, 1 Απριλίου 2005

Αυτά τα μυστήρια αντικείμενα είναι άστρα γεμάτα σκοτεινή ενέργεια, ισχυρίζονται φυσικοί, όπως αυτή που φαίνεται δεξιά. Το σχέδιο δείχνει μια μαύρη τρύπα να περιβάλλεται από ένα δίσκο καυτού αερίου, καθώς και ψυχρότερο αέριο - σκόνης σε σχήμα ντόνατς. Ο φωτεινός μπλε δίσκος πίσω από το ντόνατς οφείλεται στο φθορισμό των ατόμων του σιδήρου καθώς διεγείρονται από ακτίνες-Χ που προέρχονται από το δίσκο του καυτού αερίου.

Οι μαύρες τρύπες είναι εφαλτήρια της επιστημονικής φαντασίας και πολλοί νομίζουν ότι οι αστρονόμοι τις έχουν παρατηρήσει έμμεσα. Αλλά σύμφωνα με έναν φυσικό στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια, αυτές οι τρομερές διακοπές στη συνέχεια του χωρόχρονου δεν μπορούν να υπάρχουν.

Τα τελευταία χρόνια, οι παρατηρήσεις των κινήσεων των γαλαξιών έχουν δείξει ότι περίπου το 70% του σύμπαντος φαίνεται να αποτελείται από μια παράξενη "σκοτεινή ενέργεια" που οδηγεί στην επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος.

Ο George Chapline πιστεύει ότι η κατάρρευση των τεράστιων άστρων, που θεωρείται εδώ και πολύ καιρό ότι δημιουργεί τις μαύρες τρύπες, οδηγεί πραγματικά στο σχηματισμό άστρων που περιέχουν σκοτεινή ενέργεια. "Είναι βέβαιο σχεδόν ότι οι μαύρες τρύπες δεν υπάρχουν", ισχυρίζεται.

Οι μαύρες τρύπες είναι μια από τις πασίγνωστες προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας του Einstein, η οποία εξηγεί τη βαρύτητα ως μια στρέβλωση του χωρόχρονου, που προκαλείται από τα τεράστια αντικείμενα του διαστήματος. Η θεωρία προτείνει ότι ένα αρκετά μεγάλο αστέρι, όταν πεθαίνει, θα καταρρεύσει κάτω από τη βαρύτητά του σε ένα μοναδικό σημείο.

Αλλά ο Einstein δεν πίστεψε στις μαύρες τρύπες, υποστηρίζει ο Chapline. "Δυστυχώς", προσθέτει, "αυτός δεν θα μπορούσε να αρθρώσει γιατί." Στη ρίζα του προβλήματος είναι η άλλη επαναστατική θεωρία της φυσικής του εικοστού αιώνα, την οποία ο Einstein βοήθησε, επίσης, να διατυπωθεί: η κβαντική μηχανική.

Στη γενική σχετικότητα, δεν υπάρχει "καθολικός χρόνος" ώστε τα ρολόγια σε όλο το σύμπαν να κτυπούν με τον ίδιο ρυθμό. Αντ' αυτού, η βαρύτητα κάνει τα ρολόγια να τρέχουν με διαφορετικό ρυθμό σε διαφορετικές θέσεις. Αλλά η κβαντομηχανική, που περιγράφει τα φυσικά φαινόμενα στις απείρως μικρές κλίμακες, είναι σημαντική μόνο εάν ο χρόνος είναι καθολικός αν όχι, τότε οι εξισώσεις της δεν έχουν κανένα νόημα.

Αυτό το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα κρίσιμο στα όρια ή τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας. Σε έναν πολύ-πολύ μακρινό παρατηρητή, ο χρόνος φαίνεται να μένει ακίνητος εδώ. Ένα διαστημικό σκάφος που πέφτει σε μια μαύρη τρύπα θα φαινόταν, για κάποιον που το παρατηρεί από μακριά, να είναι κολλημένο για πάντα στον ορίζοντα γεγονότων, αν και οι αστροναύτες στο διαστημικό σκάφος θα αισθάνονταν σαν να συνέχιζαν να πέφτουν. "Η γενική σχετικότητα προβλέπει ότι τίποτα δεν συμβαίνει στον ορίζοντα γεγονότων", λέει ο Chapline.

Κβαντικές μεταβάσεις

Εντούτοις, μέχρι το 1975 οι κβαντικοί φυσικοί υποστήριζαν ότι παράξενα πράγματα συμβαίνουν σε έναν ορίζοντα γεγονότος: η ύλη που κυβερνάται από τους νόμους της κβαντικής φυσικής γίνεται υπερευαίσθητη στις μικρές διαταραχές. "Το αποτέλεσμα όμως αυτό γρήγορα ξεχάστηκε", λέει ο Chapline, "επειδή δεν συμφωνούσε με την πρόβλεψη της Γενικής Σχετικότητας. Αλλά στην πραγματικότητα, ήταν απολύτως σωστό."

Αυτή η παράξενη συμπεριφορά, λέει, είναι η υπογραφή μιας "κβαντικής μετάβασης φάσης" του χωρόχρονου. Ο Chapline υποστηρίζει ότι ένα αστέρι δεν καταρρέει απλά για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα αλλά αντίθετα, το εσωτερικό του χωρόχρονου γεμίζει με σκοτεινή ενέργεια και αυτό έχει κάποια ενδιαφέροντα βαρυτικά αποτελέσματα.

Έξω από την "επιφάνεια" ενός άστρου γεμάτου με σκοτεινή ενέργεια, αυτό συμπεριφέρεται σαν μια μαύρη τρύπα, παράγοντας μια ισχυρή βαρυτική έλξη. Αλλά μέσα, η "αρνητική" βαρύτητα της σκοτεινής ενέργειας μπορεί να αναγκάσει την ύλη να αναπηδήσει έξω πάλι, προς τα πίσω.

Εάν το άστρο με την σκοτεινή ενέργεια είναι αρκετά μεγάλο, ο Chapline προβλέπει ότι οποιαδήποτε ηλεκτρόνια ξεφεύγουν θα μετατραπούν σε ποζιτρόνια, που ακολούθως εξαϋλώνονται με άλλα ηλεκτρόνια μέσα σε μια έκρηξη ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας. Ο Chapline λέει ότι αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει την ακτινοβολία που παρατηρήθηκε από το κέντρο του Γαλαξία μας, και που έχει ερμηνευτεί ως η υπογραφή μιας τεράστιας μαύρης τρύπας.

Επίσης, νομίζει ότι το Σύμπαν θα μπορούσε να είναι γεμάτο με "αρχέγονα" σκοτεινής ενέργειας αστέρια. Αυτά διαμορφώνονται όχι από την αστρική κατάρρευση αλλά από τις διακυμάνσεις του ιδίου του χωρόχρονου,, όπως οι σταγόνες των υγρών συμπυκνώνονται αυθόρμητα από ένα ψυχρό αέριο. Αυτά, προτείνει ο φυσικός, θα μπορούσε να είναι από ουσία που έχουν την ίδια βαρυτική επίδραση με την κανονική ύλη, αλλά δεν μπορούν να φανούν: είναι η αόρατη, άπιαστη ουσία γνωστή ως σκοτεινή ύλη.