Vnitřek černé díry zůstává pro vědu nečitelnou záhadou. Podle mainstreamového názoru tam sedí singularita, nepochopitelný stav, v němž základní veličiny dosahují nekonečných, tedy nesmyslných hodnot. Známé fyzikální zákony tam nefungují, a tak podobně. Něco takového je fascinující a zároveň nepoužitelné, nedá se s tím moc pracovat. Proto se vědci neustále pokoušejí základní model černé díry zpochybnit a nahradit ho jiným, který by byl pro vědu přijatelnější.
V roce 2001 Pawel Mazur a Emil Mottola přišli s odlišným řešením Einsteinových rovnic gravitačního pole, které vedlo k pozoruhodným objektům gravastarům neboli gravitačně kondenzovaným hvězdám. Oproti klasickým černým dírám mají určité výhody. Jsou téměř tak zhroucené jako černé díry a mají i takovou gravitaci na povrchu, takže hodně připomínají černé díry. Zároveň ale nemají horizont událostí a také nemají v svém nitru singularitu, což řadu věcí zjednodušuje.
Namísto singularity by uvnitř gravastaru měla být temná energie, což je, upřímně řečeno, jen o něco lepší, protože stále neznáme její podstatu. Temná energie v gravastaru kompenzuje gravitační tlak a brání zhroucení. Povrch gravastaru je, dle teorie, potažen nesmírně tenkou vrstvou běžné hmoty.
Daniel Jampolski a Luciano Rezzolla z německého Institut für Theoretische Physik na Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main nedávno představili pozoruhodné řešení Einsteinových rovnic, které popisuje existenci gravastaru uvnitř gravastaru. Populární zlobr Shrek by řekl, že takový gravastar je jako cibule. Badatelé tomu říkají tomu nestar podle anglického „nested.“ Holedbají se, že nestar může teoreticky pojmout celou sérii gravastarů.
Rezzolla si pochvaluje, že i celé století po tom, co Schwarzschild vytěžil z Einsteinových rovnic první moderní černou díru, je možné přicházet s novými řešeními, která přinášejí fyzikální exotiku. Podle Rezzolly je to jako najít zlaťák u cesty, po které chodíte celý život. Určitá potíž je v tom, že zatím není jasné, jak by takový gravastar mohl vzniknout. Ale na teoretické úrovni, jako model pro analýzu řešení Einstenových rovnic, je gravastar fajn.
Video: Interview: Black holes and bending spacetime
Literatura
Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main 15. 2. 2024.
Co když aLIGO zachytil gravitační vlny z gravastaru?
Autor: Stanislav Mihulka (08.05.2016)
Vytváří temná hmota ve vesmíru temné a chladné Boseho hvězdy?
Autor: Stanislav Mihulka (25.10.2018)
Pohánějí rozpínání vesmíru geody plné temné energie?
Autor: Stanislav Mihulka (08.09.2020)
Našel Webbův dalekohled temné hvězdy z úsvitu vesmíru?
Autor: Stanislav Mihulka (16.07.2023)
Temná energie - ochránce binárních černých děr?
Autor: Dagmar Gregorová (26.10.2023)
Diskuze:
Když budete padat do ČD
Abraka Dabraka,2024-02-21 20:43:30
Za sebou byste viděli věci, jež černá díra pohltila před vámi. Před sebou zase objekty, které do ní teprve spadnou.
Re: Když budete padat do ČD
Jirka Naxera,2024-02-22 06:58:44
Kdyz budete padat do cerne diry, tak co uvidite najdete TADY https://www.gregegan.net/PLANCK/Tour/Tour.html
Opravdu doporucuji precist.
12 miliard let stará a obrovská černá díra
Florian Stanislav,2024-02-20 16:27:30
Kvasar, zvaný J0529-4351, je tak daleko od Země, že jeho světlu trvá přes 12 miliard let, než k nám dorazí.
https://www.eso.org/public/czechrepublic/news/eso2402/
:
"Hmota, jež je ve tvaru disku přitahována k této černé díře, vyzařuje tolik energie, že je kvasar J0529-4351 přes 500 bilionkrát svítivější než Slunce [1]. „Všechno toto světlo přichází z horkého akrečního disku, který měří 7 světelných let v průměru – to musí být největší akreční disk ve vesmíru..Má hmotnost 17 miliard Sluncí a každý den spořádá hmotu o hmotnosti více než jednoho Slunce."
Kvantové odražení - černá bílá díra
Richard Kocman,2024-02-20 16:09:14
Velmi elegantně to řeší kvantová smyčková gravitace. Žádná singularita. Ta pouze říká, že jsme narazili na meze obecné teorie relativity a ta, že má limity (jako Newton).
https://www.osel.cz/7700-mohou-cerne-diry-explodovat-kvantovym-odrazem.html
https://physics.aps.org/articles/v11/127
Opravdu?
Pavel Pelc,2024-02-20 08:16:31
Nepište takovéto hlouposti: "Podle mainstreamového názoru tam sedí singularita, nepochopitelný stav, v němž základní veličiny dosahují nekonečných, tedy nesmyslných hodnot." Mainstreamový názor je, že z černé díry nevede žádná trajektorie a co je v ní nepozorujeme.
Nekonečné hodnoty hustoty bychom dostali, kdybychom si vnitřek černé díry představovali jako jediný bod. Nevim, proč by si to takhle někdo představoval a neznám nikoho takového. Mainstremová představa je, částice v černé díře padá po spirále na jádro asi tak o velikosti 1/3 schwarcschieldova poloměru. Komprimace do bodu nevychází geometricky, si někdy spočítejte gravitaci uvnitř duté koule.
Re: Opravdu?
Vojtěch Kocián,2024-02-20 09:58:35
Černá díra není dutá koule (aspoň pokud nemáte na mysli gravastar, ale ten taky není v pravém smyslu dutý) a horizont událostí není hmotný. Zajímalo by mě, jak jste přišel na tu 1/3 Schwartzschieldova poloměru.
Komprimace do jednoho bodu (případně prstence v případě rotující díry) nedává smysl logický stejně jako nedávají logický smysl kinematické singularity při výpočtu pohybu a síly součástí stroje. U kinematiky víme, že reálný stroj nedokáže vygenerovat nekonečně velkou sílu (i když z kinematických rovnic může vycházet), protože tomu brání pružnost a pevnost materiálů, ze kterého je vyroben.
Ve vesmíru známe mechanismy, které zabraňují hroucení standardních hvězd, bílých trpaslíků i neutronových hvězd, ale u černých děr zatím nemáme ani tušení. Matematicky bohužel vychází ta singularita. Pokud někdo objeví mechanismus dalšího hroucení a bude možné ho ověřit, bude to horký adept na Nobelovku za fyziku.
Re: Re: Opravdu?
Martin Novák2,2024-02-20 11:19:57
Jak víte že černá díra není dutá koule? Protože dojde k úplnému zhroucení v konečném čase?
ALE už někdo vyřešil gravitační a časové rovnice pod horizontem? Jak dlouho trvá pod horizontem sekunda našeho času?
Re: Re: Re: Opravdu?
Vojtěch Kocián,2024-02-20 12:36:46
Rovnice OTR fungují pro pozorovatele padajícího do díry stejně pod horizontem jako nad ním. Horizont je pro něj jen myšlená hranice, na které je úniková rychlost rovna c. A jelikož mu pod horizontem gravitační gradient brání v pohybu ven a neznáme mechanismus, který by zabránil pohybu do středu, skončí v singularitě.
Pro vnějšího pozorovatele nemá čas pod horizontem význam, protože se tam nic v konečném čase nedostane. Takže vlastně ano, pro něj je černá díra dutou koulí. Ale vůbec nic to neříká o tom, co je vevnitř. To, co je vevnitř, je problém toho, kdo tam je a ne toho, kdo je dívá zvenku. Samozřejmě může být platná teorie gravastarů či nestarů z článku, ale to je přece jen zatím mimo "mainstream".
Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Martin Novák2,2024-02-20 16:10:21
Takže sám přiznáváte že pozorovatel v singularitě neskončí protože černá díra se vypaří v KONEČNÉM čase vnějšího pozorovatele. N
Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Vojtěch Kocián,2024-02-20 16:38:25
1) Pozorovatel padající do ČD v singularitě skončí v konečném (a docela krátkém) čase. Pro něj je důležité, co je pod horizontem, protože se s tím setká. Kdyby tam bylo něco víc než singularita, potká se s tím, ale model na to zatím nemáme.
2) Vzdálený pozorovatel nikdy neuvidí nic projít přes horizont a ano, uvidí vypaření ČD v konečném čase (dost vzdáleném pro díry aspoň hvězdných hmotností). Pro něj je oblast pod horizontem nedosažitelná, neviditelná.
Není možné negovat bod 1 pomocí bodu 2 (i když jsou v evidentním rozporu se selským rozumem), protože jsou to úplně jiné vztažné soustavy. Nemůžete si říct, že teď je čas T1 a objektivně se podíváme, kde je který pozorovatel a jak to vidí ten druhý. Nic jako objektivní čas neexistuje.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
F M,2024-02-20 18:36:17
Přiznám se, s tímto mám také trochu problém. Vím, že z pohledu objektu padajícího do čd to proběhne rychle, ale mám za to že tu je jediný relevantní pozorovatel a to Vesmír. Pokud je omezená doba existence vesmíru tak by podle mě k singularitě nemělo dojít. Chápu, že tato úvaha je mimo standartní model, kde se s omezenou životností vesmíru nepočítá. Ale co tím chci říct, nehledá se tu problém kde není?
A ještě jeden dotaz/vtip mimo standartní model. Jak velká/stará musí být čd aby začala pohlcovat prostoročas? A může se to odehrávat rychlostí vyšší než světlo ;-)
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Martin Novák2,2024-02-20 20:13:41
Nejsou to úplně jiné vztažné soustavy. Obě jsou pořád v našem vesmíru, musí tedy spolu souviset. Pokud prohlásíte horizont za konec našeho časoprostoru tak pozorovatel nemůže dopadnout do singularity protože je už v jiném vesmíru kde žádná singularita není.
Jistě že můžu negovat bod 1 bodem 2, prostě tím že si vyberu jednu soustavu jako určující.
Příklad:
Astronaut letí 10 let v raketě rychlostí při které je čas zpomalen 100x. Jeho dvojče na zemi zemře ve sto letech. Mají šanci se ještě potkat? Vy řeknete: "jsou to úplně jiné vztažné soustavy. Nemůžete si říct, že teď je čas T1 a objektivně se podíváme, kde je který pozorovatel a jak to vidí ten druhý. Nic jako objektivní čas neexistuje."
Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Jirka Naxera,2024-02-20 17:39:54
A jak prosim pekne, srovnavate cas vnejsiho a vnitrniho pozorovatele, ze takto argumentujete?
Chtelo by to asi vzit jine souradnice nez Schwartzschildovy, a zkusit argumentovat s nimi.
(tim nerikam, ze nemate pravdu. Tim rikam "dokazte to!")
Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Jirka Naxera,2024-02-20 18:12:56
A jeste jeden komentar - podle jednoho z velice rozsirenych nazoru, (podporovany i z pohledu computer science) je v tom, ze padajici hmota a Hawkingovo zareni jsou ve skutecnosti entaglovane, coz to cele jeste vice komplikuje, uz vubec nemluve o tom, ze sice Hawkingovo zareni hypoteticky obsahuje vsechnu informaci o spadle hmote, nicmene v takovem stavu ("homomorfni enkrypce"), ze k jejimu rozlusteni by byl potreba kvantovy pocitac velikosti radove celeho Vesmiru.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Martin Novák2,2024-02-20 19:52:16
Pokud přijmete řešení gravitačních rovnic kdy na horizontu dochází k nekonečnému zpomalení času je souvislost spadlé hmoty a Hawkingova záření velice přímočará. Hmota dopadne na horizont, tam se zastaví a horizont se posune dopadem další hmoty, vytvoří další vrstvu. Při vypařování to postupuje naopak metodou last-in first-out.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Vojtěch Kocián,2024-02-21 07:49:01
Říkáte v podstatě to, že vnější pozorovatel je důležitější, než ten který který jev přímo zažívá. Jenže vnější pozorovatel se dívá na ten jev přes prostředí, které extrémním způsobem deformuje časoprostor. Když vezmu velmi zjednodušenou analogii, tak rozhodnout, jestli je pozorovaný člověk pravák nebo levák, jak je ode mě daleko a jakou barvu má jeho oblečení, bude záležet na tom, jestli ho pozoruji přímo, přes zrcadlo nebo přes soustavu čoček a filtrů, která jeho obraz promítne do nekonečna, převrátí, přebarví atd. Ano, existuje mezi tím transformace, ale taky je možné, že některé parametry už dopočítat nedokážete, protože je soustava odfiltruje. Jen ten pozorovaný pak nejlépe ví, jaká je jeho vlastní realita. Horizont událostí odfiltruje to, co se děje s pozorovaným objektem po průchodu tím, že čas před průchodem protáhne do nekonečna (pro vnějšího pozorovatele).
A s tím vrstvením. No, teoreticky se pod horizontem nebo přímo na něm může něco vrstvit (jen to zatím nemáme jak popsat), ale my zvenku uvidíme jen vrstvení nad horizontem. Nikdy neuvidíme ani dopad na horizont. Hmota se k němu bude jen limitně blížit, ale nikdy ho nedosáhne. Vlnová délka tou hmotou vyzařovaného záření se bude protahovat do nekonečna a kvůli tomu ji prakticky přestaneme vidět. Horizont se bude s padající hmotou rozšiřovat, ale my pořád uvidíme i ten první kousek hmoty, který tam kdy spadl. Horizont ho bude v podstatě tlačit před sebou. Tedy teoreticky. Prakticky kvůli tomu posunu vlnové délky uvidíme černou díru, jak ji známe.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Jirka Naxera,2024-02-21 09:13:08
Jenze to urcite neni spravne - dopadem dalsi vrstvy se posune samotny horizont a hmota je ztracena. Druha vec, ten mechanismus vyparovani je naprosto odlisny, takze popisujete uplne jiny jev.
(vyparovani CD == zjednodusene jev z kvantove teorie pole, kdy pro ruzne, neinercialni pozorovatele, neni pocet castic zachovavanou velicinou.). Odvozeni mate https://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation tu )
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Jirka Naxera,2024-02-21 09:16:55
Ten horizont pri pohlceni dalsi hmoty udela neco takovehleho https://www.researchgate.net/publication/301841468/figure/fig3/AS:1131723475697682@1646835311285/Sequence-of-constant-time-slices-of-the-D4-event-horizon-t-is-the-Killing-time-of-the_Q640.jpg
Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Jirka Naxera,2024-02-20 18:19:56
No, "mimo mainstream". Nejvetsi problem s obecnou relativitou je, ze existuje nespocetne mnozstvi reseni jejich rovnic.
Vetsinou do toho ale nasledne pokazi pozadavky jako "reseni jen na zaklade zname (neexoticke) hmoty", "reseni je stabilni" a "reseni muze vzniknout v nasem Vesmiru".
Treba takovy warpovy pohon se s trochou nadsazky da nazvat uz vedeckym docela probadanym mainstreamem, bohuzel nerealizovatelny v nasem Vesmiru. (dva roky jsem nesledoval, ale predtim neprekonatelnym problemem je neexistence exoticke hmoty, a pak technicky detail, ze na vybudovani warpove trasy ji prvne musite absolvovat podsvetelne.)
Re: Re: Re: Opravdu?
Libor Zak,2024-02-20 12:49:04
No prakticky to vypočítal už Einstein. Na horizontu událostí dosahuje hmota i energie rychlosti světla, při této rychlosti čas ve vnějším prostoru začíná plynout vůči pohybujícímu se předmětu nekonečně rychle, zkuste si to zpočítat. Jsou na to i online kalkulačky. Hmota na horizontu událostí se pro okolní vesmír jeví prakticky i teoreticky zastavená v čase, naopak pro do ČD padající objekt začne čas v okolním vesmíru ubíhat velmi rychle, čím blíže jste rychlosti světla tím rychleji, tam už dělají obrovský rozdíl miliontiny desetinýchm míst a běh vnějšího času se násobí. Celá zbývající existence vesmíru proběhně dřív než dosáhnete horizontu událostí. Vyhasne i poslední bílý trpaslík a doběhne poločas rozpadu posledního atomového jádra ve vesmíru. Než vůbec dorazíte k horizontu událostí, nastane ve vnějším vesmíru naprostá tma a prázdno. Je klidně možné, že se to děje s veškerou hmotou původního objektu, který se zhroutil do černé díry, tedy ve chvíli kdy dosáhl rychlosti velmi blízké rychlosti světla, tak zmrzne pro okonlní svět na svém vlastním horizontu událostí. Z tohoto pohledu by černá díra skutečně mohla působit jako cibule, i když v článku zmíněná teorie to myslí samozřejmě jinak.
Bohužel někdy mám pocit, že fyzici si sami v teoriích rádi odporují.
Einstein prakticky dokázal, že čas neexistuje, že je to jen další dimenze našeho vesmíru. Přesto se dále s časem nakládá jako se samostatnou konstantou, vůbec se nepočítá s tím, že pokud je to rovnocený rozměr šířce, délce a výšce, tak se podobně chová i co se týče rozpínání, nebo chování v černých dírách. Ale na druhou stranu nemají zastánci strunové teorie problém počítat s deseti a více rozměry. Vlastně se vůbec nedivím, že jim nevychází rychlost rozpínání, že potřebují temnou hmotu a energii.
Ale pravda je, že nikdo netuší, co se děje na povrchu hypotetické vesmírné lodi, která se hroutí do supermasivní černé díry. U těch malých je to celkem předvídatelné. Rozdíl v rychlosti mezi přídí a zádí vede ke špagetizaci a roztrhání slapovými silami. U supermasivní to ale neplatí. Je docela možné, že z jejího pohledu pokračuje dál v letu do nově vznikajícího prostoru ve kterém existuje vlastní čas kolý na ten náš. Tudíž se nám jeví jako navždy zastavený.
Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Florian Stanislav,2024-02-20 16:07:11
Myslím, že to bylo pan Wagener v přednášce, který řekl :
Singularita je pojem matematický, ne fyzikální, nekonečná hustota hmoty být nemůže.
-->L. Zak :"naopak pro do ČD padající objekt začne čas v okolním vesmíru ubíhat velmi rychle, čím blíže jste rychlosti světla tím rychleji, tam už dělají obrovský rozdíl miliontiny desetinýchm míst a běh vnějšího času se násobí. Celá zbývající existence vesmíru proběhně dřív než dosáhnete horizontu událostí."
To myšleno asi dobře, ale čas vesmíru nezrychluje, čas tělesa s rychlostí blízkou rychlosti světla se velmi zpomaluje.
Neustále se řeší, že hmota nemůže dosáhnou rychlosti světla ve vakuu. Ano.
Ale je vakuum prostředí s nesmírnou gravitací, s vysoce energetickým zářením a částicemi ?
Ve vodě je rychlost světla o třetinu pomalejší než ve vakuu, tj. pouze 230 000 km/s a v diamantu je světlo dokonce 2,5krát pomalejší než ve vakuu, šíří se rychlostí jen 120 000 km/s.
Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Jirka Naxera,2024-02-20 17:48:34
No, k te nedosazitelne rychlosti svetla ve vakuu - otazkou je vuci cemu. Lokalne vuci jine hmote jiste nemuze. Lokalne vuci horizontu (ktery neni hmotny, a na kterem nemuze existovat zadna hmota v klidu)?
ad L.Zak - jste si tim jisty? Resp. v jakem kontextu to psal? Hodne zalezi, jaky typ cerne diry (Schw / Kerrova), a po jake "trase" do ni padate.
ad rychlost svetla ve vakuu - relativisticka "rychlost svetla" se obvykle nemysli rychlost sireni fotonu v tom konkretnim miste, ale proste konstanta mezi prostorovou a casovou souradnici, ktera je na prostredi nezavisla (a ktera je shodna s "rychlosti svetla ve vakuu"...
Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Jirka Naxera,2024-02-20 18:27:32
Jinak celkem hezky rozbor je v tehle klasice https://astronuklfyzika.cz/Gravitace3-5.htm
Re: Re: Re: Re: Re: Opravdu?
Libor Zak,2024-02-23 13:44:11
No s tím zrychlováním času a zpomalováním času. Ono je to tak, že se ani nezrychluje ani nezpomaluje. Pro pozorovatele běží stále stejně rychle jen dění mimo souvztažnou soustavu už probíhá v odlišném časoprostoru. Špatně se to vysvětluje, ale myslíme to stejné.
A samozřejmě máte pravdu, že dosáhnout nekonečné rychlosti je v našem fyzkálním vesmíru nemožné. Ostatně jsem to tam zmínil, že i v černé díře okonlní vesmír zanikne dřív než by se to vůbec stalo. Legrační je, že podle teorie Howkingova záření s v podstatě časem každá černá díra vypaří, což se patrně tedy stane dříve než do ní zmíněná hmota vůbec spadne.
Další věc, se kterou dnešní fyzika moc nepočítá.
Vůbec se nedivím, že černé díry nedají fyzikům spát. :-D
Re: Re: Re: Opravdu?
Marcel Brokát,2024-02-23 09:27:38
Přesněééééé ... a tak se taky ptám - jak víte, že nejsme součástí buňky nějaké bytosti kde vesmír je právě jenom ta jedna její buňka? A ptám se stejně důrazně jako Vy - už to, prosím, prosím, KONEČNĚ NĚKDO vyřešil, ať si můžu jít zase klikat na telefon a mám klid?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
