Dotazy a odpovědi

Co je to přesycená černá díra?

1240

Dotaz:

Zkoušel se někdo zamyslet (možná ano, ale s jakým výsledkem) nad tím, zda Velký třesk, respektive to, co ho způsobilo, jestli někde na druhém konci této obrovské energie nemohla být přesycená černá díra. Jak jsem došel k této hypotéze? No beru to logicky, pokud černá díra do sebe vtahuje všechno včetně světla, říkám si, co se děje s tím množstvím obrovské energie, kam mizí, ukládá se někde, nebo na druhém konci černé díry něco je. A co tam je, nemůže tam být nějaký předmět obrovské energie, nemůže to být brána do nového vesmíru, který vzniká za černou dírou, nemůže to být naopak nějaké obrovské Slunce, které nesvítí nám, ale na druhém konci… A tak mě napadlo, že by náš vesmír mohl vzniknout právě takovým způsobem. A myslím si, že těch vesmírů může být několik. Jen je nevidíme, protože jsou jinde. Pokud by totiž mohli být schované za černou dírou, mohlo by to vysvětlovat, kam mizí veškerá ta pohlcená energie. Ano, tuším, že se i černá díra může asi časem zhroutit, podobně jako hvězdy se hroutí a vznikne neutronová hvězda či jiný předmět, ale to může být jen následek zhroucení, který vidíme my. Co když za tím skutečným zhroucením stojí právě vznik nového vesmíru a možná uvnitř oné struktury, resp. uvnitř či za je nový či jiný vesmír. Vesmír 1 dodá takto energii Vesmíru 2, 3 atd. Jako jin a jang, uzavřený proces, energie se odněkud bere a někam se ukládá nebo se v něco jiného mění. Jen k tomu nemáme ještě dost důkazů, možná ani metodu, jak to vypočítat, vyjádřit…

Minutová odpověď:

1)

Současná kosmologie je velmi přesná věda a modely vzniku vesmíru se musí detailně shodovat s pozorováním.

2)

Problematiku černých děr popisuje obecná teorie relativity, která umožňuje podobné koncepty mnohem lépe formulovat.

3)

Myšlenka „bílé díry“ na druhé straně černé díry se ve fyzice vyskytuje, ale pravděpodobně nemá aplikaci v reálném světě.

Celá odpověď:

Především je potřeba si uvědomit, že vymýšlet hypotézy tímto způsobem je jistě zábavné, ale je velice obtížné vymyslet něco, co skutečně souvisí s realitou. Vzhledem k tomu, jak daleko je dnes naše poznání – ať už co se týče teorie, tak pozorovacích dat – tak s prostou znalostí základních konceptů a „logikou“ daleko nedojdeme. 

Kosmologie je přesná věda

Možná to není zcela zřejmé, ale dnešní kosmologie je podobně přesná věda jako jiné obory fyziky – především měření struktur v tzv. reliktním záření (viz sekce Další čtení) je dnes tak přesné, že každý model, který se pokouší nějak vysvětlit vznik vesmíru, musí být propracovaný do extrémních detailů, aby nebyl s těmito měřeními v rozporu. Zároveň není pravda, že nad podobnými nápady, jako jsou zde uvedeny, se nikdo nezamýšlel, nebo že bychom neměli metody, jak takové myšlenky matematicky vyjádřit. 

Černá díra se, pokud víme, nemůže „časem zhroutit podobně jako hvězdy“ – naopak, černá díra je výsledek zhroucení hvězdy a je to „nejvíce zhroucená“ forma hmoty. Pokročilý čtenář by tady mohl namítnout, že předpověď existence tzv. Hawkingova záření (viz sekce Další čtení) skutečně naznačuje možnost zániku černé díry – ale v takovém případě nejde o zhroucení, ale o postupnou ztrátu hmoty vlivem vyzařování. Není ani zřejmé, co by byla „přesycená“ černá díra, neboť hmotnost černé díry není teoreticky shora omezená – s rostoucí hmotností je jen její horizont událostí (oblast, ze které již nemůže uniknout ani světlo) stále větší.

Bílá díra

V předložených myšlenkách je ale jeden zajímavý koncept, který stojí za rozvinutí – myšlenka, že „za černou dírou“ by mohl být objekt energii naopak vyzařující. Takové řešení totiž Einsteinovy rovnice obecné teorie relativity skutečně obsahují – říká se mu Einsteinův-Rosenův most a vznikne, pokud vezmeme tradiční řešení pro nerotující černou díru a určitým způsobem ho rozšíříme na větší oblast prostoročasu. Jako vždy je ale třeba rozlišovat mezi řešeními, která najdeme prostou matematickou manipulací rovnic, a tím, co může existovat ve skutečném světě. Zde se ukazuje, že „bílá díra“ na druhé straně černé díry dává smysl jenom v případě, že by ona černá díra existovala „odjakživa“ (což vzhledem ke konečnému stáří vesmíru není možné) – při vzniku černé díry zhroucením hvězdy se toto řešení neuplatní. 

Závěr

Zamýšlet se nad tím, jak by vesmír mohl fungovat, je hluboká lidská potřeba, a je to rozhodně správné dělat. K formulaci konkrétních fyzikálních teorií je však potřeba příslušný matematický aparát a studium práce mnoha generací, které se již problému věnovaly před námi – jinak budeme nezbytně jen opakovat staré chyby.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Honza

Další doporučené čtení:

https://www.aldebaran.cz/zvuky/blyskani/docs/33.html – co je reliktní záření

https://www.astro.cz/clanky/vzdaleny-vesmir/reliktni-zareni-ii.html – co nám říkají oscilace reliktního záření v přesné kosmologii

https://cs.wikipedia.org/wiki/Hawkingovo_z%C3%A1%C5%99en%C3%AD – Hawkingovo záření

Odpovídal

(Fyzikální ústav AV ČR, oddělení astročásticové fyziky)

Odborná recenze:

(Extreme Light Infrastructure – European Research Infrastructure Consortium (ELI-ERIC))

Editace textu:

Kategorie: Fyzika a chemie