Co jsou černé díry vlastně zač? Kredit: NASA/D. Berry, Wikimedia Commons.

Černé díry jsou sice naprosto fascinující, divácky atraktivní a vynořující se z Einsteinových rovnic, ale současné dráždí fyziky k nepříčetnosti. Stále jsou zatížené nechvalně známým Informačním paradoxem černých děr, kdy se při kombinaci obecné relativity a kvantové mechaniky zdá, že dochází ke zničení informace, což odporuje základním předpokladům fyziky. Nemluvě o tom, že černé díry obsahují singularitu, což je vyloženě proti fyzikálnímu bontonu.

Ramy Brustein. Kredit: Ben-Gurion University of the Negev.

Vědci se proto neúnavně snaží tyto problémy kolem černých děr řešit, i když se ukázalo, že je to velmi tvrdý oříšek. Využívají k tomu různé cesty. Jedním z možných přístupů je změnit status černých děr, tedy odhalit, že to vlastně černé díry nejsou, že (ideálně) neobsahují horizont událostí ani singularitu, a že je vlastně lze popsat a pochopit v rámci stávajících fyzikálních teorií a modelů.

Takových rafinovaných pokusů o změnu statusu černých děr se už objevila celá řada. Izraelský fyzik Ramy Brustein z Ben-Gurion University a jeho kolegové pracují na starší představě, že černé díry nejsou černé díry, ale bizarní kvantové objekty zamrzlé hvězdy (frozen star). Podle Brusteina se zamrzlé hvězdy na první pohled černým dírám velmi podobají. Jsou ultrakompaktní a chovají se tak, jak by se chovala černá díra. Nemají ale horizont událostí ani singularitu. Pokud existují, vyřešilo by to zmíněné chronické problémy černých děr, i když za cenu nových problémů. Nejspíš by bylo nutné přepracovat obecnou relativitu.

Logo. Kredit: Ben-Gurion University of the Negev.

Brustein a spol. analyzovali model stále hypotetických zamrzlých hvězd. Dospěli k tomu, že pokud by je tvořila ultrarigidní hmota s vlastnostmi inspirovanými teoriemi strun, pak by se během svého vzniku nezhroutily až do nekonečně hustého bodu, čili do singularity, nýbrž by zůstaly o něco větší, než jak by byl velký horizont událostí, což by zabránilo jeho vytvoření.

Badatelé rovněž zjistili, že by se zamrzlé hvězdy, pokud existují, chovaly jako nenasytní požírači hmoty a absorbovaly by prakticky vše, co by se k nim přiblížilo, velmi podobně jako podle stávajících představ černé díry. Stejně tak by zamrzlé hvězdy měly mít zvnějšku stejnou geometrii a konvenční termodynamiku jako černé díry.

Zásadní rozdíl mezi černými dírami a zamrzlými hvězdami by ale měl být v tom, že zamrzlé hvězdy mají určitou vnitřní strukturu, byť bizarní a tvarovanou kvantovou gravitací, jejíž teorii, jak známo, doposud nemáme. Brustein a jeho kolegové jsou přesvědčeni, že by se právě tento rozdíl měl projevit v gravitačních vlnách, které detekujeme ze srážek černých děr. Hodlají proto detailně analyzovat stávající i budoucí data gravitačních observatoří a pátrat po stopách zamrzlých hvězd. Pokud uspějí, změnilo by to fyziku.

Video: What’s inside a black hole? by Ramy Brustein - KIAS String Seminar

Literatura

Live Science 20. 9. 2024.

Physical Review D 110: 024066.