Jenže právě zde začíná jeden z největších problémů moderní fyziky. Co se s touto hmotou vlastně stane? Zmizí navždy? Rozpadne se? Zůstane uvězněná uvnitř singularity? Nebo se někdy může vrátit zpět do vesmíru?
Nová teoretická práce založená na takzvané smyčkové kvantové gravitaci nyní nabízí fascinující možnost: černé díry možná nekončí definitivním kolapsem. Mohou se jednou proměnit v pravý opak sebe samých — bílé díry.
Einstein popsal černé díry. Ale ne jejich konec
Moderní fyzika chápe černé díry překvapivě dobře. Einsteinova obecná relativita dokáže velmi přesně popsat jejich gravitaci, deformaci časoprostoru i pohyb hmoty v okolí.
A všechny dosavadní pozorování s teorií pozoruhodně souhlasí. Jenže existují dvě otázky, na které Einsteinova fyzika nestačí. Kam se poděje hmota, která spadne dovnitř?
A co se stane s černou dírou na úplném konci její existence?
Právě zde vstupuje do hry kvantová fyzika.
Stephen Hawking ukázal, že černé díry nejsou věčné
Dlouhou dobu se předpokládalo, že černé díry existují navždy. Pak přišel Stephen Hawking a ukázal něco šokujícího.
Podle kvantové fyziky černé díry pomalu vyzařují energii — dnes známou jako Hawkingovo záření. Kvůli tomu postupně ztrácejí hmotu a velmi pomalu se „vypařují“.
U velkých černých děr jde o nepředstavitelně dlouhý proces trvající mnohonásobně déle než současné stáří vesmíru. Přesto z teorie vyplývá, že černá díra jednou skončí.
A právě tehdy vzniká problém.
Co zůstane po úplném vypaření? A co se stalo s informací o hmotě, která do ní kdysi spadla?
Fyzici možná našli „odražení“ černé díry
Jedna z nejzajímavějších hypotéz přichází z oblasti zvané Loop Quantum Gravity — smyčková kvantová gravitace. Tato teorie se snaží propojit Einsteinovu gravitaci s kvantovou fyzikou. A právě v jejím rámci vznikl velmi neobvyklý scénář.
Uvnitř černé díry podle něj nemusí kolaps pokračovat navždy. Když hustota dosáhne extrémní úrovně, začnou dominovat kvantové efekty, které vytvoří silnou odpudivou sílu.
Kolaps se zastaví. A následně obrátí. Místo nekonečného smršťování začne vnitřek černé díry znovu expandovat — téměř jako kosmický odraz.
Bílá díra: obrácená černá díra
Právě zde vstupuje do příběhu jeden z nejpodivnějších objektů teoretické fyziky: bílá díra.
Bílá díra je v jistém smyslu časově obrácená černá díra. Zatímco do černé díry může hmota vstoupit, ale nemůže uniknout, u bílé díry je situace opačná.
Nic do ní nemůže vstoupit. Ale věci z ní mohou vycházet ven.
Myšlenka bílých děr není nová. Einsteinovy rovnice jejich existenci teoreticky umožňují už dlouho. Problém byl v tom, že nikdo nevěděl, jak by podobný objekt mohl ve skutečnosti vzniknout.
Právě smyčková kvantová gravitace nyní nabízí možné řešení: bílá díra by mohla být závěrečnou fází života černé díry.
Možná nic nezmizí navždy
Tato představa je fascinující ještě z jednoho důvodu. Řeší takzvaný informační paradox černých děr — jeden z nejslavnějších problémů moderní fyziky.
Podle kvantové mechaniky by informace ve vesmíru neměla být definitivně zničitelná. Jenže klasická představa černé díry naznačuje pravý opak: hmota i informace zmizí navždy za horizontem událostí.
Pokud se ale černá díra jednou promění v bílou, informace by se teoreticky mohla vrátit zpět do vesmíru. Ne jako původní objekt. Spíš jako extrémně slabé zbytky energie nesoucí původní kvantovou informaci. A právě to je jeden z důvodů, proč je podobná hypotéza pro část fyziků tak přitažlivá.
Temná hmota možná nejsou částice. Ale relikty černých děr
Teorie navíc otevírá ještě jednu šokující možnost. Ve vesmíru možná existují obrovská množství mikroskopických bílých děr — pozůstatků dávno vypařených černých děr z raného vesmíru. A některé modely naznačují, že právě tyto objekty by mohly tvořit část temné hmoty.
To by bylo mimořádně elegantní řešení. Nebylo by potřeba vymýšlet nové exotické částice. Temná hmota by vznikla přirozeně z gravitace a kvantové fyziky. Zatím jde ale stále o hypotézu.
Možná jsme teprve na začátku
Dnes neexistuje experimentální důkaz, že bílé díry skutečně existují. Smyčková kvantová gravitace sama o sobě také zatím není potvrzenou teorií přírody.
Přesto podobné modely ukazují něco důležitého:
fyzika černých děr je pravděpodobně mnohem podivnější, než si ještě před několika desetiletími kdokoliv představoval.
Kdysi byly černé díry považovány za jednoduché kosmické pasti, ze kterých nic neunikne.
Dnes část fyziků uvažuje o tom, že mohou představovat pouze přechodnou fázi — a že vesmír možná nedovoluje, aby něco zmizelo navždy.
Ani uvnitř černé díry.
Zdroje: Space, NASA, BBC, Science Direct, img ai generated leonardo ai
