Hawkingove zákony musia po 50 rokoch prepísať. Fyzici vyriešili veľkú záhadu vesmíru
Predstav si, že by si chcel opísať správanie variacej sa vody v hrnci pomocou rovníc, ktoré počítajú len s absolútne pokojnou hladinou. Presne s takýmto problémom zápasili astrofyzici desiatky rokov. Hawkingove zákony mechaniky čiernych dier boli sformulované pre objekty v stave rovnováhy. Realita vo vesmíre je však úplne iná – čierne diery neustále rastú, pohlcujú hmotu, zrážajú sa a pomaly sa vyparujú.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneTento nesúlad medzi teóriou a dynamickou realitou sa rozhodol vyriešiť tím vedcov z Pennsylvánskej štátnej univerzity (Penn State). Ich výskum prináša revolučný pohľad na termodynamiku týchto vesmírnych monštier. Podobne ako nedávny fyzikálny prielom v prenose tepla, ktorý posunul limity pozemských technológií, aj táto nová kozmická teória odkrýva hlbšie fyzikálne pravidlá, tentoraz na škále celého vesmíru.
Ako vyplynulo z najnovších zistení uverejnených vo vedeckom časopise Physical Review Letters, vedcom sa podarilo predefinovať pojem entropie čiernej diery tak, aby fungoval aj v chaotických, neustále sa meniacich podmienkach. Tento krok by mohol dramaticky spresniť spôsob, akým interpretujeme dáta z gravitačných vĺn a ako vnímame samotný zrod a zánik týchto záhadných objektov.
Prečo Hawkingov model potreboval modernizáciu
Keď Stephen Hawking v 70. rokoch minulého storočia prišiel s myšlienkou, že čierne diery majú entropiu a teplotu, vyvolalo to senzáciu. Dovtedy sa predpokladalo, že čierne diery majú nekonečnú entropiu, keďže do nich nevidíme, a nulovú teplotu, pretože z nich nič neuniká. Hawking však pomocou kvantovej mechaniky dokázal, že čierne diery môžu vyžarovať častice, čo dnes poznáme ako Hawkingovo žiarenie.
Hawking navrhol, že veľkosť horizontu udalostí čiernej diery – teda tej pomyselnej hranice, odkiaľ niet návratu – je priamo úmerná jej entropii. Problém je v tom, že tieto analógie fungujú iba vtedy, ak je čierna diera v úplnom pokoji. V dynamickom vesmíre sa však horizonty udalostí neustále menia.
Čo je ešte horšie, ich vlastnosti sú podľa tradičnej teórie závislé od toho, čo sa stane v ďalekej budúcnosti. To znamená, že na výpočet stavu čiernej diery v prítomnosti by si potreboval poznať jej definitívny osud, čo je z hľadiska lokálnej fyziky nepoužiteľné. Ak chceme pochopiť zrážky čiernych dier, potrebovali sme niečo lepšie.
Riešením je dynamický horizont
Tím pod vedením profesora Abhaya Ashtekara prišiel s elegantným riešením. Tradičný horizont udalostí nahradili takzvaným „dynamickým horizontom“. Tento koncept sa doteraz využíval najmä v počítačových simuláciách, no chýbalo mu pevné teoretické ukotvenie v zákonoch termodynamiky.
Na rozdiel od horizontu udalostí je dynamický horizont definovaný výhradne vlastnosťami čiernej diery v konkrétnom časovom okamihu. Netreba tak predpovedať budúcnosť ani čakať, kým sa celý systém upokojí. Vedcom sa vďaka tomu podarilo prepojiť entropiu s rotáciou a energiou čiernej diery v reálnom čase.

Tento nový matematický aparát úspešne rozširuje prvý a druhý termodynamický zákon aj na čierne diery, ktoré sú ďaleko od stavu rovnováhy. Pre teoretickú fyziku to znamená obrovský krok vpred, ktorý prekonáva obmedzenia paradigmy používanej dlhých päťdesiat rokov.
Pohľad do budúcna a nová éra astrofyziky
Praktické dôsledky tejto práce sú obrovské. Novú teóriu môžeme okamžite začať aplikovať na analýzu dát z detektorov gravitačných vĺn, ako sú LIGO, Virgo či KAGRA. Tieto prístroje pravidelne zaznamenávajú gigantické kozmické kolízie, pri ktorých sa spájajú dve čierne diery do jednej. Počas tohto procesu prebiehajú extrémne dynamické zmeny, ktoré stará Hawkingovo fyzika nedokázala uspokojivo opísať.
Nová metóda merania entropie nám navyše pomôže lepšie pochopiť proces vyparovania čiernych dier v kvantovej teórii, čo je svätý grál modernej fyziky snažiacej sa spojiť Einsteinovu teóriu relativity s mikrosvetom kvánt.
Tento objav opäť dokazuje, že ani tie najuznávanejšie fyzikálne teórie nie sú nedotknuteľné. Stephen Hawking položil geniálne základy, no až s nástupom moderných pozorovacích technológií dokážeme jeho myšlienky dotiahnuť do detailov, ktoré zodpovedajú skutočnému, dynamickému vesmíru. Sledujeme zrod novej éry astrofyziky, v ktorej čierne diery prestávajú byť len matematickými hádankami a stávajú sa laboratóriami pre testovanie samotných základov našej reality.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Záhadné svetlá nad Iránom oživili 50-ročnú UFO legendu. Ich pôvod zatiaľ nikto nevysvetlil (VIDEO)

Vedci konečne vyriešili záhadu 364-dňového kalendára. Staroveká sekta sa kuriózne pomýlila

USA chcú poslať do vesmíru vojenskú technológiu. Na štart jej má stačiť iba 12 hodín

Slnko dokáže vygenerovať desivú supererupciu. Zmenila by život na Zemi

Vedci vyriešili záhadu najbizarnejšieho signálu, ktorý zachytili. Pomohol Einstein, teraz čelia novej dileme
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Nová pokuta 900 eur hrozí vodičom na Slovensku od októbra. Jeden údaj si treba skontrolovať vopred

Neporiadok doma môže zvyšovať stres a úzkosť. Psychologička radí 5 otázok, ktoré ti pomôžu zbaviť sa zbytočností

Vinea na bilbordoch Zoroslava Kollára má dohru. Kofola od jeho strany teraz žiada konkrétny krok

Známy odpadový gigant mieri k predaju za 620 miliónov eur. O veľký biznis bojoval miliardár s vplyvom na Slovensku

Medveď naháňa strach v malej obci na východe Slovenska, občania spísali petíciu. Boja sa o svoju bezpečnosť
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Veľmoc chystá jadrový prevrat. Po Európe rozmiestni 10 reaktorov takmer s výkonom Mochoviec
- Netflix pridal na Slovensko skvelé filmy. Kazí to len jedna vec
- 13 rokov sme čakali na túto správu. Filmová legenda dostane pokračovanie, vráti sa aj Brad Pitt
- Na ČSFD má 87 % a práve dostal pokračovanie. Seriálový klenot dorazil na Slovensko
- Čínsky nástupca Concordu čaká prvý nadzvukový test. Čas 1100 km letu chce skrátiť až 4-násobne
-
- 13 rokov sme čakali na túto správu. Filmová legenda dostane pokračovanie, vráti sa aj Brad Pitt
- Veľmoc chystá jadrový prevrat. Po Európe rozmiestni 10 reaktorov takmer s výkonom Mochoviec
- Má 4 400 koní a 7 MWh batériu: Tento elektrický obor nepotrebuje nabíjačku
- Rádioaktívny odpad z Černobyľa sa po desaťročiach presúva inam. Toto tam však nesmie skončiť
- Závod nemeckej značky u nás skončí po viac než 25 rokoch. Je jediný svojho druhu na svete
-
- Po 10 rokoch sa vrátili a trafili ropu. OMV potvrdilo nález nového ložiska s obrovskými zásobami
- Veľmoc hlási masívny nález uránu. 110 miliónov ton rudy môže urýchliť jej veľké jadrové plány
- Nový akčný film valcuje internet. Porazil Star Wars aj veľký hit Netflixu
- Plyn prehral vo všetkých troch prepočtoch. Najlacnejšie kúrenie na Slovensku však má veľký háčik
- 13 rokov sme čakali na túto správu. Filmová legenda dostane pokračovanie, vráti sa aj Brad Pitt
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Nová pokuta 900 eur hrozí vodičom na Slovensku od októbra. Jeden údaj si treba skontrolovať vopred

Neporiadok doma môže zvyšovať stres a úzkosť. Psychologička radí 5 otázok, ktoré ti pomôžu zbaviť sa zbytočností

Vinea na bilbordoch Zoroslava Kollára má dohru. Kofola od jeho strany teraz žiada konkrétny krok

Známy odpadový gigant mieri k predaju za 620 miliónov eur. O veľký biznis bojoval miliardár s vplyvom na Slovensku

