Μήπως οι μαύρες τρύπες είναι στην πραγματικότητα κάτι σαν φυσαλίδες;

Από σελίδα του SpaceFlightNow, 28 Απριλίου 2002

Οι ερευνητές από το Εθνικό Εργαστήριο του Τμήματος Ενέργειας στο Los Alamos και το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας έχουν κάνει μια υπόθεση ότι οι "μαύρες τρύπες" στο διάστημα δεν είναι καθόλου τρύπες, αλλά αντ' αυτού είναι κάτι πιό συγγενείς με τις φυσαλίδες.

Η ερευνήτρια Emil Mottola του θεωρητικού τμήματος του Los Alamos παρουσίασε σήμερα μια νέα εξήγηση για τις μαύρες τρύπες στην ετήσια συνεδρίαση της Αμερικανικής Εταιρείας της Φυσικής στην Αλμπικέρκη (Albuquerque), ενώ ο N.M. Pawel Mazur του Πανεπιστημίου της νότιας Καρολίνας είναι ένας που συνυπογράφει την εργασία της Mottola. Η εξήγηση των ερευνητών επαναπροσδιορίζει τις μαύρες τρύπες όχι ως "τρύπες" στο διάστημα όπου η ύλη και το φως εξαφανίζονται ανεξήγητα σε μια άλλη διάσταση, αλλά μάλλον ως σφαιρικά κενά που περιβάλλονται από μια εξαιρετικά ανθεκτική μορφή της ύλης που ποτέ πριν δεν την έχουμε αντιληφθεί πάνω στη Γη. Οι Mazur και Mottola καλούν αυτά τα εξαιρετικά αντικείμενα,  Gravastars.

Η εξήγηση των Gravastar για τις μαύρες τρύπες βοηθάει να δοθούν απαντήσεις σε μερικά από τα αποθαρρυντικά ερωτήματα που δημιουργούνται από τις παραδοσιακές περιγραφές των μαύρων τρυπών. Με βάση τις αρχικές αστροφυσικές εξηγήσεις, οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται στο διάστημα όταν φθάνουν τα αστέρια στο τέλος της ζωής τους και καταρρέουν μέσα σε αυτές. Σύμφωνα με τη θεωρία των μαύρων οπών, η ύλη από αυτά τα αστέρια που οδεύουν προς θάνατο καταλαμβάνει ένα μικροσκοπικό ποσό χώρου και δημιουργεί ένα τόσο ισχυρό πεδίο βαρύτητας που τίποτα δεν μπορεί να δραπετεύσει, ούτε   ακόμη και το φως.

Οι Mottola και Pawel προτείνουν ότι ενώ κάποιος βαθμός κατάρρευσης πραγματοποιείται σε ένα αστέρι που προχωράει προς την νέκρωση, η κατάρρευση προχωρά μόνο προς ένα ορισμένο σημείο. Σε εκείνο το σημείο, η έντονη βαρύτητα του αστεριού που φθάνει κοντά στον θάνατό του μετασχηματίζει την ύλη του αστεριού σε μια εξ ολοκλήρου νέα φάση. Η Mottolla περιγράφει αυτήν την φάση σαν παρόμοια με την συμπύκνωση Bose-Einstein, μια φάση της ύλης που παρατηρήθηκε πρόσφατα σε μια εργαστηριακή κατάσταση που ήταν το αντικείμενο επιστημονικού ενθουσιασμού  λίγα έτη πριν.

Στη Γη, ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein σχηματίζεται όταν βυθίζεται η ύλη σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες που πλησιάζουν το απόλυτο μηδέν, που είναι η θεωρητική θερμοκρασία στην οποία όλη η κίνηση των ατόμων - η κίνηση των ηλεκτρονίων, πρωτονίων και όλων των άλλων υποατομικών σωματιδίων μέσα σε ένα μεμονωμένο άτομο - θεωρείται ότι έχει πάψει. Όταν η ύλη όμως ψύχεται αρκετά για να γίνει ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein, τα άτομα που αποτελούν την ύλη εισέρχεται σε μία νέα, παράξενη φάση. Τα άτομα όλα φθάνω στην ίδια ενεργειακή κατάσταση, ή όπως λέγεται κβαντική κατάσταση, και αυτά τα άτομα συγχωνεύονται σε μια σταγόνα υλικού που λέγεται "υπέρ- άτομο." Οι ιδιότητες των συμπυκνωμάτων Bose-Einstein   αποτελούν το αντικείμενο έντονης μελέτης και πολλοί φυσικοί εργάζονται για να τις καταλάβουν.

Οι Mottola και Mazur θεωρούν ότι τα αστέρια που βαδίζουν προς το θάνατο κατααρρέουν στον γνωστό   "Ορίζοντα Γεγονότων" - που στην ουσία είναι το σημείο μη επιστροφής για τα αντικείμενα που εισέρχονται στο βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας. Σε αυτό το σημείο, η ύλη σε αυτά τα αστέρια που βαδίζουν προς το θάνατο, μετασχηματίζεται προς μια νέα κατάσταση που διαμορφώνει έτσι ένα Gravastar. Σύμφωνα με τους δύο ερευνητές, η ύλη αυτού του αστεριού δημιουργεί ένα εξαιρετικά λεπτό, εξαιρετικά-κρύο, εξαιρετικά-σκοτεινό κοχύλι (εξωτερικό στρώμα) του υλικού που είναι ουσιαστικά ακατάλυτο. Η νέα μορφή της βαρυτικής ενέργειας στο εσωτερικό είναι συγγενής με ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein, αν και εμφανίζεται στο εσωτερικό να είναι μια φυσαλίδα κενού, ως εκ τούτου το αστέρι ονομάζεται με τον όρο: Gra (gravitational) va (vacuum), ή Gravastar.

"Δεδομένου ότι αυτή η νέα μορφή της ύλης είναι πολύ ανθεκτική, αλλά κάπως εύκαμπτη, όπως μια φυσαλίδα, οτιδήποτε  αντικείμεν έχει παγιδευτεί λόγω της έντονης βαρύτητάς του και έχει συντριβεί μέσα σε αυτήν θα εξαλειφόταν και θα αφομοιωνόταν έπειτα στο φλοιό (κοχύλι) του Gravastar," λέει η Mottola. "Εντούτοις, οποιαδήποτε ύλη στην περιοχή που έπεσε  επάνω στην επιφάνεια θα μπορούσε να επαν-εκπεμφθεί ως μια άλλη μορφή της ενέργειας, η οποία θα έκανε τα Gravastars ενδεχομένως ισχυρότερους εκπομπούς της ακτινοβολίας απ' όσο οι μαύρες τρύπες, οι οποίες καταπίνουν απλά το υλικό."

Το διάστημα που παγιδεύεται μέσα στον φλοιό του Gravastar είναι ομοίως ένας παράξενος χώρος εννοιολογικά. Το εσωτερικό του Gravastar θα ήταν συνολικά ένας στρεβλωμένο χωρόχρονος (οι παραδοσιακές τρεις διαστάσεις συν το χρόνο). Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτός ο εσωτερικός χώρος θα ασκούσε μια εξωτερική δύναμη στο κοχύλι, προσθέτοντας το κατά τη διάρκειά του.

Αν και μη συμβατική, η εξήγηση των Mottola και Mazur για τις μαύρες τρύπες σαν Gravastar, λύνει τουλάχιστον ένα σοβαρό δίλημμα που δημιουργείται από τη θεωρία των μαύρων τρυπών. Κατά ένα σενάριο των μαύρων οπών το ποσό της εντροπίας που δημιουργείται σε μια μαύρη τρύπα θα γινόταν σχεδόν άπειρο. Οι φυσικοί έχουν αγωνιστεί επί χρόνια να υπολογίσουν την τεράστια εντροπία των μαύρων τρυπών, και κατά ένα μεγάλο μέρος έχουν αποτύχει. Αντίθετα από τις μαύρες τρύπες οι αντίστοιχες τους, τα Gravastars θα είχαν μια πολύ χαμηλή εντροπία.

Οι Mottola και Mazur συνεχίζουν να ξεκαθαρίζουν τη θεωρία τους και εργάζονται πάνω σε μια έννοια πίσω από την περιστροφή των Gravastars. Αυτοί ακόμη προτείνουν ότι ο κόσμος που ξέρουμε τώρα και ζούμε μέσα σε αυτόν μπορεί να είναι το εσωτερικό ενός Gravastar.

"Αυτές είναι συναρπαστικές έννοιες για να τις σκεφτεί κάποιος," λέει η Mottola. "Ανυπομονώ να ερευνήσω αυτήν την υπόθεση ακόμη περισσότερο."