Αστρονόμοι μπορεί να έχουν λύσει το παράδοξο της απώλειας των πληροφοριών βρήκαν όμως ότι οι μαύρες τρύπες δεν σχηματίζονται

Πηγή: ScienceDaily, 28 Ιουνίου 2007

"Δεν υπάρχει τίποτα εκεί πάνω", αυτό συμπέραναν φυσικοί του Πανεπιστημίου Case Western Reserve για τις μαύρες τρύπες, αφού πέρασαν ένα χρόνο δουλεύοντας πάνω σε σύνθετους τύπους για να υπολογίσουν το σχηματισμό των νέων μαύρων οπών.

Το ζήτημα που έχουν να λύσουν οι φυσικοί είναι το εξής: τι συμβαίνει μόλις καταρρεύει ένα αντικείμενο σε μια μαύρη τρύπα. Εάν όλες οι πληροφορίες για την ύλη που καταρρέει χάνονται, αυτό τότε είναι αντίθετο στους νόμους της κβαντικής φυσικής. Ακόμα, σύμφωνα με τις τρέχουσες απόψεις, μόλις φύγει η ύλη πέρα από τον ορίζοντα γεγονότων και σχηματίσει μια μαύρη τρύπα, όλες οι πληροφορίες για αυτό χάνονται.

Οι φυσικοί του πανεπιστημίου Case Tanmay Vachaspati, Dejan Stojkovic και Lawrence Krauss υπέβαλαν για δημοσίευση τις απόψεις τους στο Physical Review D με τίτλο "Παρατήρηση των αρχικών μαύρων τρυπών και το πρόβλημα της απώλειας των πληροφοριών".

"Είναι περίπλοκο και πολύ σύνθετο πρόβλημα", σημείωσαν οι ερευνητές, όσον αφορά το γενικό πρόβλημα και την ιδιαίτερη προσέγγισή τους για να το λύσουν.

"Εάν εσείς ορίζετε τη μαύρη τρύπα ως κάποια θέση όπου μπορείτε να χάσετε τα αντικείμενα, τότε δεν υπάρχει κανένα τέτοιο πράγμα επειδή η μαύρη τρύπα εξατμίζεται προτού οτιδήποτε φανεί πως πέφτει μέσα", λέει ο Vachaspati.

Οι μάζες στην άκρη της αρχικής μαύρης τρύπας συνεχίζουν να εμφανίζονται στο διηνεκές ότι καταρρέουν, αλλά δεν πέφτουν ποτέ μέσα πέρα από τον ορίζοντα γεγονότων, την περιοχή από την οποία δεν υπάρχει καμία επιστροφή, σύμφωνα με τους ερευνητές.

Η εικόνα δεξιά δείχνει έναν παχύ τόρο με σκόνη που οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι περιβάλλει μια υπερβαρέα μαύρη τρύπα και τον  δίσκο επαύξησης

Ξεκινώντας με ένα αντικείμενο που δεν ήταν μια μοναδικότητα (η γνωστή ανωμαλία της μαύρης τρύπας με την άπειρη πυκνότητα) και μετά βάζοντας να καταρρεύσει μέσα σε αυτό η ύλη, οι επιστήμονες προσπάθησαν να δουν εάν τότε θα σχηματιζόταν ένας ορίζοντας γεγονότων, ένα γεγονός που δείχνει ότι δημιουργήθηκε μια μαύρη τρύπα.

Η μάζα καθώς πέφτει μέσα συρρικνώνεται σε μέγεθος, αλλά δεν φτάνει ποτέ να καταρρεύσει μέσα σε έναν ορίζοντα γεγονότων σύμφωνα με τις αποδείξεις της προ-Hawking ακτινοβολίας, μιας μη-θερμικής ακτινοβολίας που επιτρέπει στις πληροφορίες της φύσης του αντικειμένου που καταρρέει, να ανακτηθούν μακριά από την καταρρέουσα μάζα.

"Η μη-θερμική ακτινοβολία μπορεί να φέρει πληροφορίες μέσα σε αυτήν αντίθετα από τη θερμική ακτινοβολία. Αυτό σημαίνει ότι ένας εξωτερικός παρατηρητής που προσέχει κάποια κατάρρευση αντικειμένου, λαμβάνει την μη-θερμική ακτινοβολία πίσω και μπορεί να είναι σε θέση να αναδημιουργήσει όλες τις πληροφορίες του αρχικού αντικειμένου και έτσι οι πληροφορίες δεν χάνονται ποτέ", λένε οι φυσικοί του πανεπιστημίου Case.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, εάν οι μαύρες τρύπες υπάρχουν, τότε οι πληροφορίες που σχηματίστηκαν στην αρχική κατάσταση θα εξαφανίζονταν στη μαύρη τρύπα λόγω μιας έκρηξης της θερμικής ακτινοβολίας, που δεν φέρνει καμία πληροφορία για την αρχική κατάσταση.

Χρησιμοποιώντας το φορμαλισμό της συνάρτησης του Schrödinger, οι ερευνητές προτείνουν ότι οι πληροφορίες για την ενέργεια από την ακτινοβολία εξατμίζονται πολύ πριν σχηματιστεί ένας ορίζοντας γεγονότων.

"Ένας εξωτερικός παρατηρητής δεν θα δει ποτέ ένα αντικείμενο κάτω από μια μαύρη τρύπα", λέει ο Stojkovic. "Εάν κάθεστε έξω και ρίξετε κάτι μέσα στη μαύρη τρύπα, δεν θα περάσει ποτέ από την 'άλλη' μεριά, αλλά θα μείνει έξω από τον ορίζοντα γεγονότων ακόμα κι αν κάποιος μελετήσει τα αποτελέσματα της κβαντομηχανικής.

Στην πραγματικότητα, επειδή στην κβαντομηχανική ο παρατηρητής διαδραματίζει έναν σημαντικό ρόλο στη μέτρηση, το θέμα του σχηματισμού ενός ορίζοντα γεγονότων είναι πολύ πιο λεπτό για να εξεταστεί."

Αριστερά: Όταν υλικό που βρίσκεται στον δίσκο προσαύξησης πέφτει προς τη μαύρη τρύπα με μια σπειροειδή κίνηση, τότε συγκρούονται μεταξύ τους η σκόνη και το αέριο. Η τριβή λοιπόν θερμαίνει το υλικό, κάνοντας την να λάμπει πολύ. Οι ισχυροί πίδακες, που συνδέονται με τις μαύρες τρύπες, ξεκινούν ακριβώς από το εξωτερικό μέρος του ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας. Μάλιστα τούτοι οι πίδακες ευθυγραμμίζονται με το μαγνητικό πεδίο των μαύρων οπών, κάθετα στον δίσκο προσαύξησης

Οι ερευνητές του πανεπιστημίου Case βιάζονται να βεβαιώσουν τους αστρονόμους και τους αστροφυσικούς ότι αυτό που παρατηρούν, με την βαρύτητα να έλκει τις μάζες ακόμα ισχύει, αλλά αυτό που αμφισβητείται στη νέα ανακάλυψη είναι ότι "από το σημείο ενός εξωτερικού θεατή χρειάζεται ένα άπειρο χρονικό διάστημα για να διαμορφωθεί ένας ορίζοντας γεγονότων και ότι το ρολόι για τα αντικείμενα που περιέρχονται μέσα στη μαύρη τρύπα εμφανίζεται να επιβραδύνεται έως το μηδέν," εν λόγω Krauss, διευθυντής του κέντρου του Πανεπιστημίου Case για την εκπαίδευση και της έρευνας στην κοσμολογία. 

Και ο ίδιος συνεχίζει "Το γεγονός αυτό είναι ένας από τους παράγοντες που μας οδήγησαν να ξανασκεφτούμε το πρόβλημα, και ελπίζουμε ότι η πρότασή μας τουλάχιστον θα υποκινήσει μια ευρύτερη επαναθεώρηση αυτών των ζητημάτων."

Αν λοιπόν οι μαύρες τρύπες υπάρχουν στο σύμπαν, αυτοί οι αστροφυσικοί πιστεύουν ότι δημιουργήθηκαν στις αρχές του χρόνου.