Simulace srážky černých děr. S rotujícími červími děrami by to bylo podobné. Kredit: LIGO LabCaltech (MIT).

Černé díry jsou stálicemi astrofyziky. Vědci jejich existenci odvozují z řady experimentů, teoretických modelů a nepřímých pozorování, protože černé díry, jak známo, přímo pozorovat prakticky nelze. Černé díry ohlásily i gravitační observatoře aLIGO a Virgo, které zachytily gravitační vlny monumentálních srážek černých děr, a také neutronových hvězd.

Pablo Bueno. Kredit: P. Bueno.

Jenomže s černými děrami je závažný problém. Přes neutuchající úsilí fyziků se stále nedaří smířit černé díry s kvantovou mechanikou. Černé díry mají singularitu a obklopuje je horizont událostí, zpoza kterého už by se nic nemělo vrátit zpátky. To je podle fyziků v rozporu s kvantovou mechanikou, která slibuje, že informace zůstává vždy zachována a nemůže se ztratit.

Co s tím? Tento nepříjemný konflikt by mohl vyřešen například tím, že namísto černých děr, o nichž si myslíme, že je pozorujeme, objevíme jiné, ještě exotičtější objekty – astrofyzikální hantýrkou exotické kompaktní objekty ECO. Například červí díry. Klíčovou charakteristikou takových objektů by bylo, že nemají horizont událostí. To by mělo zanechat rozeznatelný otisk v gravitačních vlnách, které lapají gravitační observatoře.

Katholieke Universiteit Leuven.

Závěrečná fáze detekovaného signálu gravitačních vln ze srážky černých děr, náhlý pokles signálu, takzvaný „ringdown“, podle gravitačních astronomů odpovídá vytvoření horizontu událostí černé díry, která vznikne splynutím dvou menších. Astrofyzici Pablo Bueno a Pablo A. Cano z belgické Katholieke Universiteit Leuven tvrdí, že pokud při srážce těles, která je zdrojem gravitačních vln, nevznikne horizont událostí, tak bychom v zachycených gravitačních vlnách měli nalézt echa, podobná ozvěnám zvukových vln. V takovém případě by šlo o srážku těles ECO a nikoliv černých děr, i když ringdowny signálu by byly podobné.

Echa v detekovaných gravitačních vlnách už hledalo několik vědeckých týmů, výsledky jsou zatím nejasné. Podle týmu z Lovaně by zachycené gravitační vlny mohly pocházet ze srážky červích děr, které rotují. Jejich teoretický model ukazuje, že by se v takovém případě gravitační vlny nelišily od těch, jaké jsme skutečně zachytili, s jedinou výjimkou. To jsou právě zmíněná echa v gravitačních vlnách.

Pokud astrofyzici v detekovaných gravitačních vlnách vystopují echa červích děr, tak se budou dít věci. Šlo by totiž o prakticky nevyvratitelný důkaz toho, že astrofyzikální černé díry, jak si je představujeme ve vesmíru, neexistují. Podle Buena čas ukáže, jestli jsou tato echa v signálech na gravitačních observatořích reálné nebo přeludy vybičované fantazie astrofyziků. Jestli je tam ale najdeme, tak to bude jeden z největších objevů v dosavadní historii fyziky, který otřese naším pohledem na vesmír.

Video:  Warped Space and Time Around Colliding Black Holes


Literatura
SINC 29. 5. 2018, Physical Review D 97: 024040.