Nové vedecké poznatky publikované v žurnále Physical Review Letters môžu zmeniť chápanie čiernych dier. Hoci vedci sa už celé desaťročia zaoberajú konceptom entropie čiernych dier – mierou „chaosu“ alebo neusporiadanosti systému týchto gravitačných monštier – nikdy sa tento koncept nepodarilo potvrdiť. Na tému upozornil portál Science na svojom webe.

Kde je problém?

Pred päťdesiatimi rokmi navrhol slávny fyzik Stephen Hawking rovnicu, ktorá naznačuje, že čierne diery majú entropiu, čo je vlastnosť spojená s neporiadkom atómov a molekúl v materiáloch. Hoci boli argumenty pre entropiu čiernych dier nepriame a nikto doteraz neodvodil slávnu rovnicu z fundamentálnej definície entropie, tým teoretických fyzikov teraz tvrdí, že to konečne dokázal.

Midjourney

Presnejšie vedci vo svojej štúdii predstavili odvodenie entropie čiernych dier, ktoré nám doposiaľ unikalo. Tím pod vedením Vijaya Balasubramaniana z Pensylvánskej univerzity navrhuje nový prístup, ktorý preklenuje priepasť medzi teoretickými rámcami a pozorovateľnými javmi. Problematike entropie a času sme sa venovali aj v samostatnom článku.

Mikrostav čiernej diery

Jadrom ich návrhu je jednoduchý, ale dôležitý koncept – mikrostav čiernej diery. Vychádzajúc z definície entropie Ludwiga Boltzmanna, ktorá sa týka nespočetných spôsobov, akými sa môžu častice v systéme usporiadať, si výskumníci predstavujú mikrostav čiernej diery ako zložité deformácie časopriestoru vyvolané hmotou a energiou.

ESO/L. CalçadaMidjourney/Úprava redakcie

Hoci na prvý pohľad to môže znieť trochu divne, pretože čierna diera sa zdá byť iba veľmi silným gravitačným poľom, ale podľa fyzikálnych teórií, ktoré opisujú, ako sa priestor čas chová, môže byť jej stav veľmi zložitý. Balasubramanian so svojimi kolegami teraz zistil, ako tieto mikrostavy spočítať.

Môžeš si to celé predstaviť zhruba ako čiernu dieru, ktorá ma okolo seba imaginárnu vrstvu prachu. Táto vrstva má hmotnosť a určitý rozmer, čo spôsobuje, že deformuje priestor čas okolo diery. Každá zmena v hmotnosti alebo rozmere tejto vrstvy vytvorí nový mikrostav pre čiernu dieru.

Avšak nie všetky tieto mikrostavy sú rovnako dôležité. Niektoré sa môžu prekrývať alebo sa ovplyvňovať. Vedci museli preto nájsť spôsob, ako zistiť, koľko z týchto mikrostavov je skutočne nezávislých a dôležitých. Pomocou matematických vzorcov, výpočtov a pomôcok nakoniec zistili, že počet dôležitých mikrostavov má svoj maximálny limit.

Nie všetci zdieľajú nadšenie

Vo vedeckej komunite však pretrváva skepsa. Niektorí odborníci, ako napríklad Iosif Bena z Univerzity Paris-Saclay, spochybňujú fyzikálnu hodnovernosť navrhovaných mikrostavov a naznačujú, že môžu byť skôr artefaktom použitej metodiky než skutočným pohľadom na entropiu čiernych dier.