Černé díry zřejmě nevznikají zhroucením elektromagnetického záření. Kredit: Wikipedia, volné dílo.

Astrofyzici asi tak 70 let teoretizují o podivuhodném fenoménu, který má přiléhavou německou přezdívku „kugelblitz,“ čili kulový blesk. Je to představa, že by černé díry mohly vznikat nejen zhroucením hmoty, ale také zhroucením elektromagnetického záření, pokud by se ho na určitém místě nahromadilo dostatečné množství.

Kugelblitzové černé díry by podle těchto teoretických představ mohly být nějak spojeny s temnou hmotou, což je pro fyziky lákavé. Dokonce se objevil nápad, že by tyto astrofyzikální „kulové blesky“ mohly pohánět kosmické lodě, tedy někdy ve vzdálenější budoucnosti. Je to fascinující koncept. Teď ale černým dírám ze zhrouceného záření zazvonil umíráček.

Álvaro Álvarez-Domínguez. Kredit: Á. Álvarez-Domínguez

Teoretičtí fyzici, které vedl Álvaro Álvarez-Domínguez z Universidad Complutense de Madrid, zjistili, že kugelblitzové černé díry nejsou v našem vesmíru možné. Jasně to říká i výmluvný název jejich studie „No black holes from light.“ Jak vysvětluje spoluautor Eduardo Martín-Martínez z kanadské University of Waterloo a Perimeter Institute for Theoretical Physics, běžné černé díry vznikají gravitačním zhroucením ohromně koncentrované hmoty.

Einsteinova obecná relativita pracuje s tím, že jakákoliv energie zakřivuje časoprostor. Z toho vycházely spekulace, podle nichž by extrémně koncentrace záření mohla vést k podobnému zhroucení, v němž by vznikla kugelblitzová černá díra. Podle Martína-Martíneze byl ale problém v tom, že tyto úvahy nepočítaly s kvantovými jevy.

Logo. Kredit: Universidad Complutense de Madrid.

Álvarez-Domínguez a spol. vytvořili matematický model vzniku kugelblitzu, do něhož zahrnuli kvantové jevy. Zjistili, že pro zhroucení záření do černé díry by bylo nutné koncentrovat záření tak, že by to o desítky řádů přesahovalo hodnoty, které pozorujeme u kvasarů, nejjasnějších objektů ve vesmíru.

Jenomže, jak upozorňuje José Polo-Gómez, rovněž z Waterloo a Perimetru, dlouho předtím, než se nashromáždí potřebné množství záření, se do věci vloží kvantové jevy. V souvislosti s polarizací vakua budou při koncentrování elektromagnetického záření intenzivně vznikat virtuální částice, jako třeba páry elektron – pozitron, které mohou zmizet pryč. Je to vlastně podobné jako Hawkingovo záření černých děr. Lze říct, že podle Álvareze-Domíngueze a jeho kolegů se záření při zahušťování vypaří, dřív, než by se zhroutilo do kugelblitzu.

Nemožnost vzniku kugelblitzových černých děr je pro mnohé zklamáním. Byla by to moc pěkná exotika. Co ale naplat, astrofyzika není pro padavky. V tomto případě je cenné i odmítnutí. Zjištění, že kugelblitzy zřejmě nevznikají, je dalším dílkem do skládačky fungování našeho vesmíru.

Video: A. Álvarez-Domínguez - Vacuum ambiguities in the Schwinger effect and the quantum kinetic approach

Video: Kugelblitz Black Holes

Literatura

University of Waterloo 21. 6. 2024.

arXiv:2405.02389