Co dzieje się z materią w czarnej dziurze? Odważna teoria
Czarne dziury to najbardziej niezwykłe obiekty we wszechświecie. Zgodnie z naszą wiedzą poniżej horyzontu zdarzeń takiej czarnej dziury, dzieją się rzeczy, których jeszcze dobrze nie rozumiemy. Naukowcy z Uniwersytetu w Durnham i zespół DESI wpadli na odważne, ale bardzo sensowne, wyjaśnienie co dzieje się z materią pochłanianą przez czarną dziurę.
Co znajduje się w środku czarnej dziury? Jakie procesy tam zachodzą? To pytania, które wciąż powodują zażenowanie wśród naukowców. Wiemy, że każdy obiekt, który przekroczy tzw. granicę czarnej dziury, czyli horyzont zdarzeń, nie może powrócić do naszego świata w normalny sposób. Prędkość ucieczki dla ciał wewnątrz czarnej dziury przekracza prędkość światła. To co znajdzie się w czarnej dziurze podlega ogromnej grawitacji, zakrzywiającej czasoprzestrzeń tak mocno, że jedyną droga jest opadanie w kierunku osobliwości. Punktu, w którym załamują się wszelkie znane nam prawa fizyki.
Czy jednak czarne dziury są jedynie odkurzaczami materii, które wchłaniają to co znajdzie się w ich najbliższym otoczeniu? A może ich istnienie ma większy sens, jest powiązane z mechanizmem, który wpływa na formę wszechświata i to jaki będzie w przyszłości? Odpowiedź na te pytania podjęta przez naukowców z Uniwersytetu Durnham i zespół badawczy DESI, jest bardzo ciekawa i jak się okazuje tłumaczy zagadki na jakie natknęła się ostatnio kosmologia.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
Czarne dziury i ciemna energia
Czarne dziury są jednymi z tych obiektów w kosmosie, które stanowią przyczynek do niewidocznej masy. Nieznaczny, ale uwzględniany wśród kandydatów na tzw. ciemną materię. Jednakże nasza wiedza o budżecie energia-masa wszechświata zakłada, że znakomitą większość, czyli prawie 70 proc., stanowi ciemna energia. Hipotetyczna, ale bardzo istotna w obecnym standardowym modelu kosmologicznym wszechświata, który się rozszerza, a ta ekspansja ulega przyśpieszeniu.
Dotychczas zakładano, że w tym modelu, pod nazwą Lambda-CDM, składnik jaki stanowi ciemna energia jest stały. Jednakże obserwacje głębokiego kosmosu w ramach projektu DESI, czyli Dark Energy Spectroscopic Instrument, doprowadziły do wniosku, że ciemna energia nie jest stała w czasie. Na dodatek obserwacje kosmicznego tła mikrofalowego i odległych, ale pobliskich w kosmicznej skali, galaktyk, dają różne wartości tempa ekspansji wszechświata. To wielka zagadka, ale okazuje się, że z pomocą w jej wyjaśnieniu mogą przyjść właśnie czarne dziury.
Zaproponowano model, który łączy obserwacje DESI i CMB (kosmicznego tła mikrofalowego). Zgodnie z nim w trakcie zapadania się gwiazdy do czarnej dziury, aktywuje się proces przekształcania spadającej materii w ciemną energię. Konsekwencje takiego zachowania są zgodne z rozbieżnościami, które właśnie tak kłopoczą kosmologów. Ciemna energia, która powstaje w czarnych dziurach, podlega stałym zmianom. Takie zachowanie jest potrzebne nie tylko, by wyjaśnić obserwacje. A także, by masa neutrin była dodatnia. Przy stałej ciemnej energii, masa ich musiałaby być ujemna, a to jest trudne do pogodzenia z obecną fizyką. Zakłada ona, że masa neutrin stanowi istotny wkład do całej masy wszechświata.
Propozycja roli czarnej dziury jako fabryki ciemnej energii jest odważną propozycją, która może zrewolucjonizować nasze rozumienie wszechświata. Jej plusem jest fakt, że wyjaśnia wiele narosłych w ostatnich latach rozbieżności. Czy jednak wszystko wzięto pod uwagę? Na to pytanie odpowiedź jest i pozostanie bardzo trudna.
