TLDR: Nový teoretický model navrhuje, že kolaps hmotné hvězdy by mohl zastavit vznik minivesmíru poháněného temnou energií, čímž by místo černé díry vznikl gravastar. Zdroj hir.

Každé malé děcko dneska víc, že uvnitř černoděr je gravitační singularita – už ale přes dvě dekády panuje debata, zdali namísto ní v nitru černých děr není naopak gravastar…

To je hodně slovíček – ale v zásadě to je alternativní, hypotetický náhled pod slupku horizontu událostí. Černé díry jsou totiž elegantní i otravné zároveň. Skvěle fungují v rovnicích, ale aktuální dominantní teze předpokládá, že singularita uvnitř nich má nekonečnou hustotou – což je prostě problém popsat, a řada fyziků to tak bere jen jako placeholder…

„Proč fyzikům vadí singularita?“

Singularita není jen „hodně husté cosi“. V klasické obecné relativitě je to bod, kde známý popis přestává dávat smysl. Hustota i zakřivení prostoročasu tu míří k nekonečnu, takže se tu třeba taky potkává obecná relativita s kvantovkou – jak to vyřešit, se fyzici bičují už skoro století.

Netřeba ani popisovat problémy s kvantovou teorií gravitace a podobně. Kdykoliv vám teorie prostě vyplivne nekonečno, je dost možné, že nenarazila na pravdu vesmíru – ale na vlastní mez. Mnozí fyzici proto čekají, že skutečný popis nitra černých děr bude potřebovat nějakou jinou, novou fyziku…

Ergo se hledají alternativy – objekty stejně kompaktní, ale bez nekonečen. Jedním z nich jsou gravastary. Ty by měly být extrémně husté, velmi podobné černým dírám, ale místo singularity by uvnitř obsahovaly formu temné energie, jejíž tlak působí ven a zastavuje úplný kolaps!

„Co je na nové práci nové?“

O gravastarech se uvažuje už dlouho, ale Daniel Jampolski a Luciano Rezzolla z Frankfurtu fčil navrhli dynamický scénář jejich vzniku – uvnitř hroutící se hvězdy by mohl vzniknout malý „Velký třesk“, tedy jakýsi minivesmír, jehož rozpínání by ovšem svým efektem zabránilo vzniku nekonečné singularity & stabilizovalo formující se gravastar – bez pidivelkotřesku to tedy nefunguje, protože jinak bychom se dostali zase k nekonečné singularitě…

Podle jejich modelu se ve středu kolabující hvězdy může za vhodných podmínek zrodit de Sitterova oblast – prostor naplněný energií podobnou temné energii. Ta se začne rozpínat proti padající hmotě, podobně jako se náš vesmír rozpíná pod vlivem kosmologické konstanty. Když se tahle vnitřní expanze setká s hroutícím se vnějškem, může vzniknout velmi kompaktní rovnovážný objekt: gravastar.

„Znamená to, že černé díry nejsou?“

Ne. Sami autoři zdůrazňují, že černé díry zůstávají nejjednodušším a nejpřirozenějším koncem gravitačního kolapsu. Nový model neříká „černé díry neexistují“, ale ukazuje, že rovnice obecné relativity mohou za určitých podmínek připustit i jinou cestu – kolaps bez singularity, pokud se uvnitř zrodí expanzní oblast.

Zní to jako kosmologická matrjoška, pro kterou (klasicky) bude problém najít nějaké přímé důkazy. Gravastar by zvenku mohl vypadat skoro jako běžná černá díra, ale neměl by klasický horizont událostí ani singularitu. Teoreticky by se rozdíly mohly hledat třeba v gravitačních vlnách při srážkách takových objektů, v jejich „ozvěnách“ nebo v extrémně jemných odchylkách od chování černých děr. Zatím je to ale furt hypotetická možnost.

Ale jelikož před půlstoletím, než se o singularitách dozvěděly i všechny děcka z Horní Dolní, měli lidi problém přijmout i singularity jako takové, osobně bych se nedivil, kdyby v nitru černoděr bylo ještě něco bizarnějšího, než ta dosavadně přijímaná nekonečně hustá singularita…

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]