Zvětšit obrázek

Simulace pohledu na obří černou díru v centru Mléčné dráhy.

Černé díry, čili kusy prostoru, v nichž je gravitační pole tak silné, že se z něj nedostane vůbec nic, ani fotony elektromagnetického záření, jsou strašidly soudobé fyziky. Tak, jak je chápeme dnes, je poprvé popsal Einstein v obecné teorii relativity a od té doby z nich mají fyzici špatné spaní. Zvlášť od té doby, co díky mnoha sice nepřímým, ale dost kovaným dokladům víme, že se vší pravděpodobností skutečně existují.

Zvětšit obrázek

Elementární částice ve smyčkové kvantové gravitaci jako spletený prostoročas. Kredit: NewScientist.

Černé díry mohou být gigantické, jako je třeba ta ve středu naší galaxie. Mohou být i řekněme hvězdných velikostí, přičemž takové černé díry vznikají třeba při závěrečném zhroucení hmotných hvězd nebo při srážce neutronových hvězd. Nad černými minidírami se zatím vznášejí otazníky, ale není zcela vyloučeno, že i ony jsou v našem vesmíru.

Černé díry podle všeho jsou, přinejmenším ty střední a veliké. Současná fyzika má ale přesto stále problém s tím, co je vlastně uvnitř. Dnes již klasická obecná teorie relativity praví, že veškerá hmota uvnitř černé díry je namačkaná do jediného bodu o nekonečné hustotě, čili do singularity. Jenže co si s takovou singularitou počít?

Mnozí badatelé věří, že všechno zachrání všeobjímající kvantová teorie gravitace, která přinese nějaké stravitelné vysvětlení. Asi nejznámějším projektem směřujícím ke kvantové teorii gravitace je teorie superstrun (string theory).

Ne každý ale vidí řešení v superstranách. Christian Böhmer z University College London a Kevin Vandersloot z University of Portsmouth jsou zastánci soupeřící představy o podstatě vesmíru, takzvané smyčkové kvantové gravitace (loop quantum gravity), též někdy nazývané jako kvantová geometrie. Velmi hrubě řečeno jde o to, že se v této teorii časoprostor definuje jako pomyslná síť vztahů mezi maličkými kousky prostoru.

Zvětšit obrázek

Může být v černé díře červí díra? Kredit: Wikipedia.

Smyčková kvantová gravitace se už dřív používala jako zbraň proti jiné nepochopitelné singularitě, totiž Velkému třesku na počátku vesmíru. Tady teorie smyčkové kvantové gravitace dochází k představě, že před naším vesmírem existoval vesmír jiný, který se zhroutil a tohle zhroucení se odrazilo do našeho Velkého třesku.

Zvětšit obrázek

Jak to vlastně vypadá v černé díře? Kredit: Genetologic Research.

Autoři pomocí smyčkové kvantové gravitace modelovali černé díry a nakonec se jim skutečně povedlo singularitu odstranit. Fyzika černých děr ale naštěstí zůstala věrná své šílené pověsti. Nakonec v počítačích vykrystalizovala ve dva různé okruhy řešení, jeden lahodně bizarní jako druhý.

První z nich uvažuje v černé díře celý vesmír odpovídající matematickému modelu vesmíru „Nairai“, což je normální vesmír, až na to, že se rozpíná jenom v jednom prostorovém rozměru. Ten by mohl být nekonečný, přestože černá díra má konečnou a na kosmické poměry nikterak závratnou velikost. V něm by uvíznula hmota, kterou černá díra pohltí. Druhou možností je, že v černé díře funguje něco jako proslulá červí díra, tedy mimoprostorová spojka do jiné černé díry a hmota polknutá černou dírou uvízne tam.

Nic ještě není definitivní, superpočítače přežvykují další a další simulaci. Ozvaly se i kritici, podle nichž to vlastně problém se singularitou moc neřeší. Vesmíry „Nairai“ jsou údajně nevyhnutelně nestabilní a mohou se buď zhroutit nebo přeměnit na vesmír typu „de Sitter“, což jsou vesmíry rozpínající se ve třech prostorových rozměrech, k nimž se řadí i ten náš. Pokud by to tak bylo, tak možná v černých dírách jsou celé vnitřní vesmíry a kdo ví, jestli i my vlastně nežijeme uvnitř macaté černé díry.

Prameny:  NewScientist 31.10.2007, Wikipedia.