Paradox rezolvat? Cum poate iesi informatia dintr-o gaura neagra?

mwc656-black-hole-system

Fiecare gaura neagra contine un secret – ramasitele cuantice ale stelei din care s-a format, spune un grup de cercetatori care au prezis si faptul ca aceste stele pot reveni la viata, odata ce gaura neagra se evapora.

Cercetatorii denumesc aceste stele „Stele Planck” si cred ca pot raspunde la o intrebare foarte importanta din fizica moderna: paradoxul informatiilor sau intrebarea „Ce se intampla cu informatia din materia ce intra intr-o gaura neagra?„. Aceasta idee ar putea reconcilia mecanica cuantica si teoria relativitatii ce descrie gravitatea enuntata de Albert Einstein.

Dilatarea spatiului si timpului

Gaurile negre sunt regiuni ale spatiului atat de dense incat nimic, nici macar lumina, nu poate scapa. Se presupune ca gaurile negre s-au creat odata cu sfarsitul unei vieti ale unei stele mari, atunci cand presiunea interna a stelei este insuficienta pentru a rezista propriei gravitatii iar steaua intra in colaps sub incidenta propriei sale greutati.

Majoritatea cercetatorilor cred ca, odata ce nimic nu mai poate stopa acest colaps, se va forma, eventual, o singularitate – o regiune unde sunt atinse densitati infinite iar teoria relativitatii a lui Einstein inceteaza sa mai fie predictiva.

Dar aceasta „teorie a singularitatii” are defecte. Odata ce legile fizicii nu mai sunt valabile intr-o astfel de regiune cu densitate infinita, nimeni nu stie ce s-ar putea intampla in interiorul unei gauri negre.

Stephen Hawking a sugerat la inceputul anilor 1970 ca gaurile negre se pot evapora si disparea cu usurinta. In acest caz, ce se intampla cu informatia ce descrie un obiect ce cade intr-o gaura neagra? Potrivit teoriei generale a relativitatii, informatia nu poate dispare pur si simplu; dar in interiorul unei gauri negre se pare ca este posibil. Acest „paradox al informatiei” a reprezentat un puzzle pentru cercetatori de cateva decenii.

Carlo Rovelli de la Universitatea din Marseille din Franta si Francesca Vidotto de la Universitatea Radboud din Olanda au incercat sa raspunda la aceasta intrebare explorand ideea ca Universul, care se presupune ca a inceput odata cu Big Bang, s-a marit datorita efectelor gravitationale – de la o „implozie mare” la o faza de expansiune.

Efectele gravitationale cuantice produc o forta efectiva repulsiva asa ca materia nu s-a constrans intr-o singularitate dar a putut atinge o stare compacta maxima,” spune Vidotto.

In acest fel, Universul va imploda atunci cand densitatea energetica a materiei ajunge la scala Planck, cea mai mica marime posibila din fizica, avand ca efect o re-expansiune a Universului iar atunci s-ar putea restrange iar, si asa mai departe, inainte si inapoi.

O idee similara a fost propusa pentru soarta materiei din implozia unei stele aflate la finalul vietii. Cercetatorii spun ca efectele cuantice – similare cu acelea ce previn un electron sa fie atras de nucleul unui atom – ar putea opri acest colaps al unei stele inainte de a se compacta intr-un singur punct sau singularitate. Steaua ar deveni un obiect super-compact, s-ar putea extinde iarasi printr-un proces de evaporare al gaurii negre si exploda intr-un final. Eventual, tot ceea ce ar cade intr-o gaura neagra ar putea fi eliberat.

Exploziile de radiatii gama

Cercetatorii spun ca, odata o gaura neagra se evapora si se constrange, limitele sale vor ajunge, la un anumit punct, la o stea Planck. Cand se intampla asta, nu va mai exista un orizont al gaurii negre iar toata informatia „prinsa” de aceasta poate „evada„.

Gaura neagra are o urmare uriasa – o stea Planck – iar asta ne permite sa intelegem evaporarea gaurilor negre, etapa finala a vietii acestora, fara paradoxuri. Paradoxurile nu sunt parte a naturii; acestea sunt semne ale cunostiintelor incomplete,” spune Vidotto.

Rovelli este de acord spunand: „Informatia nu este niciodata prea concentrata si poate „evada” odata cu implozia unei stele.” Aceasta eliberare a informatiei, estimeaza acesta, va genera radiatii cu lungimea de unda de aproximativ 10 la puterea -14 – lungimea de unda a razelor gama.

Acum aruncam o privire la o posibilitate tentanta: Daca, in gaurile negre, materia se condenseaza apoi evadeaza, expansiunea ar putea fi un eveniment foarte dramatic, o explozie uriasa,” sustine Vidotoo. Este posibil, adauga cercetatorii, ca astronomii au observat deja stele Planck care au emis informatii in spatiu sub forma unor evenimente extrem de luminoase denumite explozii de raze gama.

Nici „un sfarsit al fizicii

Intr-un final, daca teoria este confirmata, ar putea deveni o dovada solida a faptului ca exista gravitate cuantica, spune Aurelien Barrau de la Universitatea Joseph Fouriei din Grenoble, Franta, care nu s-a implicat in acest studiu.

Lucrarea arata ca ar putea exista consecinte experimentale ale gravitatiei cuantice,” adauga acesta, „asta ar fi fascinant.

Urmatorul pas ar fi acela de a obtine descrieri mai exacte despre procesoul gravitational cuantic ce ar putea duce catre o „mare explozie”, totul ar putea fi posibil cu o simulare computerizata exacta a unui colaps realistic, spune Stefano Librati, un fizician de la SISSA (Scoala Internationala pentru Studii Avansate, Trieste, Italia) care, de asemenea, nu a luat parte la aceste experiment.

Daca ideea [este confirmata] cu mai multe calcule detaliate, va reprezenta noua dovada ulterioara in faptul ca ceea ce noi denumim singularitati in relativitatea generala sunt doar situatii unde teoriilor noastre curente le lipseste predictibilitatea dar sunt rezolvate cu succes de gravitatea cuantica,” adauga acesta. ” In acel punct, Big Bang-ul sau centrul gaurilor negre nu va reprezenta ‘sfarsitul cercetarilor in fizica’ ci va fi deschisa o noua usa indrumandu-ne catre un salt cuantic in intelegerea naturii Universului nostru.

Citește și alte articole:

Lasă un comentariu: