Najdeme někdy nahou singularitu? Kredit: NASA/CXC/M. Weiss.

V nitru černé díry by měla sedět gravitační singularita. To je stručné vyjádření totálního rozklížení rovnic popisujících časoprostor, k němuž tam dochází. Singularita, to je takový „piknik u cesty“, který nevytvořili bratři Strugačtí, ale zhroucená hmota hvězdy. Nekonečně malý bod, v němž selhávají fyzikální jistoty.

Tahle supermasivní černá díra nejspíš horizont událostí má. Kredit: Event Horizon Telescope / Wikimedia Commons.

Podle tradičních představ o černých dírách je před těmito démonickými jevy okolní vesmír chráněn horizontem událostí, tedy oblastí, zpoza které se z černé díry nedostane vůbec nic, ani světlo. Nebyli by to ale fyzici, kdyby o horizontu událostí nepochybovali a nesnažili si představit černé díry bez horizontu událostí – čili nahé singularity (naked singularity). Jen na to pomyslet je děsivé. Syrová, extrémní, možná i neznámá fyzika, nestydatě obnažená celému vesmíru na očích.

Mohly by takové věci vůbec existovat? Pokud ano, tak prý určitě nejsou běžné. V tuto chvíli známe jen jeden ověřený mechanismus, který dokáže vyrobit černou díru – zhroucení masivní hvězdy. A jak se zdá, tímto způsobem vzniklé černé díry se vždy rodí již s horizontem událostí.

Samotná možnost existence nahých singularit je pro mnohé fyziky natolik nesnesitelná, že ji automaticky odmítají. A chrání se hypotézou kosmické cenzury. Solidní důkaz pro nemožnost jejich existence ale neexistuje. Pokud nahé singularity přece jen někde ve vesmíru existují, tak vznikají ve velmi extrémních podmínkách. Například, pokud by nějaká černá díra extrémně rychle rotovala, tak by u ní mohl vzniknout druhý horizont událostí, který by se „vyrušil“ s tím původním a obnažila by se singularita. Tak rychle rotující černou díru jsme ale zatím nenašli.

Jednotlivé prvky virtuálního teleskopu Event Horizon Telescope. Kredit: ESO/O. Furtak.

Rovněž je otázkou, jak bychom vlastně mohli nahou singularitu poznat, tedy rozeznat od konvenční černé díry. Jak uvádí ve své nedávné studii Shokoufe Faraji z německé Universität Bremen, mohlo by to jít s využitím pozorování akrečního disku takového objektu. Akreční disk vytváří hmota, která krouží ve zběsilém tanci kolem černé díry nebo případně nahé singularity. Drtivá gravitace tuto hmotu urychluje a nesmírně zahřívá, takže silně září, což pak můžeme z dálky pozorovat.

Akreční disk kolem nahé singularity by měl být mnohem jasnější než akreční disk obklopující černou díru. Soudobé teleskopy to ještě zřejmě bohužel nerozliší, ale přístroje nové generace by mohly. Dejme tomu vylepšená verze virtuálního planetárního teleskopu Event Horizon Telescope by nám v tom mohla udělat jasno. Jestli nahou singularitu opravdu někdy najdeme, tak to nejspíš přinese zemětřesení ve fyzice.

Literatura

Live Science 30. 11. 2020.

arXiv:2011.06634.