ZAGREB/WASHINGTON, 18. siječnja (Hina) - Nitko nikad nije vidio crnu rupu. No, unatoč tom nedostatku izravnih dokaza, većina znanstvenika vjeruje da masivna zvijezda na kraju životnog vijeka može implodirati i stvoriti objekt tako
gust da mu ništa - čak ni svjetlost - ne može pobjeći.
ZAGREB/WASHINGTON, 18. siječnja (Hina) - Nitko nikad nije vidio
crnu rupu. No, unatoč tom nedostatku izravnih dokaza, većina
znanstvenika vjeruje da masivna zvijezda na kraju životnog vijeka
može implodirati i stvoriti objekt tako gust da mu ništa - čak ni
svjetlost - ne može pobjeći. #L#
Sad možda promijene mišljenje. Naime, dva su američka istraživača
objavila da su fizičari sakrili neke od problematičnih činjenica o
crnim rupama. Istražujući te činjenice, njih su dvojica smislila
alternativnu sudbinu umiruće zvijezde, piše "New Scientist" u
broju od 19. siječnja.
Emil Mottola iz Nacionalnog laboratorija Los Alamos u američkoj
saveznoj državi New Mexico i Pawel Mazur sa sveučilišta South
Carolina u Columbiji misle da se umiruća zvijezda pretvara u
egzotičan mjehur superguste tvari - objekt koji oni nazivaju
gravastar. Oni tvrde da su gravastari guste, hladne ljuske koje
izgledaju kao crne rupe jer ih osvjetljava samo materija koja na
njih pada iz svemira.
Međutim, fizičari zasad imaju podijeljena mišljenja o postojanju
gravastara. Neki otkriće ovog dvojca smatraju "sjajnim", dok ga
drugi sa skepsom nazivaju "malo vjerojatnim".
Ideja o crnim rupama potječe iz prvog svjetskog rata, kad je
njemački astronom Karl Schwarzschild riješio jednadžbe
Einsteinove teorije gravitacije tijekom boravka na ruskoj fronti.
On je utvrdio da će prostor-vrijeme oko bilo koje masivne zvijezde
biti iskrivljen. Ako dovoljno veliku zvijezdu stisnete u dovoljno
mali prostor njezina će gustoća postati beskrajna, a iskrivljenost
prostora-vremena izmaći će kontroli. Gravitacija u blizini jednog
od tih objekata bila bi tako velika da ništa - čak ni fotoni - ne bi
mogli pobjeći njezinoj sili.
Einstein je dijelio mišljenje većine fizičara tog vremena da
postojanje takvih objekata, kasnije nazvanih crne rupe, nije
vjerojatno. On je tvrdio da je spor ionako akademski, jer zvijezde
nikad ne postaju toliko male. Međutim, znanstvenici su postupno
postali uvjereni da to nije točno.
Ako je zvijezda golema, ona će eksplodirati kao supernova na kraju
svog vijeka i ako je ostatak srž dvostruko teža od Sunca, nijedna
poznata sila ne može spriječiti gravitaciju da je smanji na
određenu veličinu. Rezultat toga je objekt beskonačne gustoće,
gdje zakoni fizike više ne vrijede.
Međutim, teorija o crnim rupama ima nekoliko problema koji
proizlaze iz činjenice da se naš svemir prilično razlikuje od onoga
o kojem je razmišljao Schwarzschild. Naime, Einsteinove klasične
teorije morale bi se nadopuniti onime što znamo o kvantnim zakonima
koji opisuju ponašanje osnovnih čestica i polja da bi opisali naš
svemir.
Mazur i Mottola su gotovo deset godina proučavali kvantnu
gravitaciju, počevši od "kvantnih fluktuacija" u prostoru,
vremenu, pa čak i energetskim poljima. Otkrili su da kvantne
fluktuacije u elektromagnetskim poljima mogu uvelike utjecati na
pojavu gravitacije - kao što su crne rupe. Zato su, misle oni, prvi
teoretičari crne rupe, ignorirajući kvantne efekte, stvorili
nerealan prostor-vrijeme.
Mazur i Mottola tvrde da kvantni efekti mogu prostor-vrijeme
promijeniti u novo stanje koje bi dovelo do stvaranja novog tijela.
Ta je promjena tranzicija faze - kao kad se tekuća voda pretvara u
led. Oni vjeruju da u ekstremnim uvjetima umiranja zvijezde
prostor-vrijeme prolazi kvantnu verziju tranzicije faze.
Taj fenomen nije ništa novo. Nobelova nagrada za fiziku je 2001.
godine dodijeljena za promatranje baš takvog događaja u
laboratoriju: transformaciju oblaka atoma u jedan "superatom" -
kondenzat Bose-Einstein (BEC).
Mazur i Mottola vjeruju da pri formaciji horizonta oko umiruće
zvijezde gravitacijsko polje iskrivljava kvantne fluktuacije
prostora-vremena. Te fluktuacije postaju toliko velike da
izazivaju radikalnu promjenu prostora-vremena, slično formaciji
BEC-a. To bi stvorilo kondenzirani mjehur koji bi bio okružen
tankom sferičnom ljuskom sastavljenom od gravitacijske energije,
vrstom stacionarnog šok vala u prostoru-vremenu koji se nalazi baš
tamo gdje bi bio horizont crne rupe. Formacija tog kondenzata
radikalno bi promijenila prostor-vrijeme unutar ljuske, koji bi,
prema izračunima Mazura i Mottole, usmjeravao pritisak prema van.
Zbog toga bi materija koja pada unutar ljuske napravila U-zaokret i
izašla nazad na ljusku, dok bi materija van ljuske i dalje padala na
nju.
Mazur i Mottola su u svojem istraživačkom radu pokazali da su
gravastari, baš kao i klasične crne rupe, stabilna rješenja
Einsteinovih jednadžbi. Drukčije je, tvrde oni, to što gravastari
nemaju matematičkih nedorečenosti od koji pate crne rupe.
Mottola uz to ističe i moguću vezu između gravastara i astronomskih
opažanja. Prije tri godine podaci o udaljenim zvjezdanim
eksplozijama ukazali su na to da se svemir širi sve brže. Mnogi
fizičari tu akceleraciju pripisuju tajanstvenoj energiji koja
izvana pritišće svemir. Usporedite veličinu gravastara s veličinom
vidljivog svemira, tvrdi Mottola, pritisak vakuuma unutar njega
otprilike odgovara pritisku koji ubrzava ekspanziju svemira. Zato
bi naš svemir zapravo mogao biti golem kozmički gravastar: golema
ljuska u čijoj se zamci nalaze Mliječna staza i sve ostale galaksije
koje možemo vidjeti. No, tu se teoriju tek mora dokazati.
U međuvremenu, dvojac pokušava otkriti kako razlikovati prosječnu
crnu rupu od gravastara jer su razlike među njima prilično
suptilne. Obje su pojave tamne, a gravitacijska polja izvan
horizonta crne rupe i ljuske gravastara bila bi ista. No,
pretpostavlja se da bi gravastari bili sjajniji, jer bi materija
koja u njih pada bila pretvorena u radijaciju. Crna bi rupa
progutala svu materiju, dok bi gravastar dopustio da njezina
energija pobjegne.
Ipak, i sam Mazur i Mottola priznaju da njihova teorija zahtijeva
još mnogo truda i rada. "Moramo bolje objasniti kako se događa
tranzicija faze u procesu gravitacijskog kolapsa", priznaje
Mottola.
Ostaju i druga neriješena pitanja: koji je sastav gravastara unutar
ljuske te mogu li se gravastari doista stvoriti tijekom smrti
zvijezda i kako.
No, prežive li gravastari sva pitanja i polemike, možda više neće
biti potrebe za crnim rupama - možda one doista jesu samo fikcija.
To ne bi bilo prvi puta da se Einsteinova razvijena intuicija
pokazala točnom.
(Hina) jšk dgk