Fizikai sukūrė juodąją skylę ir atrado įdomių dalykų

Informacija negali judėti greičiau už šviesą, taigi ji negali ištrūkti iš juodosios skylės, tačiau mes žinome, kad juodosios skylės skleidžia Hawkingo radiaciją. Tai vyksta dėl kvantinių efektų ties įvykių horizontu – riba, kurią kirtę jokie objektai ar dalelės negali įveikti juodosios skylės traukos.

Šis reiškinys pavadintas fiziko Stepheno Hawkingo garbei, kadangi būtent jis prieš daugiau nei 40 metų pateikė teorinį tokios radiacijos egzistavimo pagrindą.

Šis spinduliavimas pagrįstas teorija, kad vakuume trumpą laiką gali savaime susidaryti ir tuojau pat išnykti dalelės ir jos antidalelės pora. Jei tai įvyksta ties juodosios bedugnės riba, viena dalelių gali nukristi į bedugnę, o antroji – išlėkti į atvirą kosmosą, sukurdama spinduliavimą.

Hawkingo radiacija siurbia juodosios skylės energiją, taigi ji ilgainiui turėtų „garuoti“ ir susitraukti. Tačiau tai vyksta ne pačioje juodojoje skylėje, o jos pakraštyje, įvykių horizonte. Todėl fizikai ėmė svarstyti, kas nutinka informacijai juodojoje bedugnėje, kuomet ji traukiasi. Jei informacija negrįžtamai prarandama, tai prieštarautų kvantinės mechanikos dėsniams – tai vadinama juodosios skylės informacijos paradoksu.

Dilema išspręsta?

Dabar fizikai Kamilas Bradleris (Otavos universitetas, Kanada) ir Chrisas Adamis (Mičigano valstijos universitetas, JAV) pademonstravo, kad juodųjų skylių susiurbta informacija nėra galutinai prarandama, o išspinduliuojama Hawkingo radiacijos pavidalu.

„Ši problema nebuvo užmiršta, nes S.Hawkingo skaičiavimai negalėjo paaiškinti, kokį efektą Hawkingo radiacija turi pačiai juodajai skylei, – teigė C.Adamis. – Fizikai darė prielaidą, kad juodoji skylė laikui bėgant imtų trauktis, kadangi Hawkingo radiacija ištraukia jos masę, bet niekas negalėjo to pagrįsti matematiniais skaičiavimais.“

K.Bradlerio ir C.Adamio modelyje atsižvelgiama į kvantinį efektą, kurį sukelia Hawkingo radiacija. Fizikai sukūrė juodosios skylės kompiuterinį modelį ir pastebėjo, kad Hawkingo radiacija siurbė energiją ir informaciją iš pačios juodosios skylės.

„Tam, kad atliktume tokius skaičiavimus, turėjome spėti, kaip juodoji skylė sąveikauja su Hawkingo radiacijos lauku, – sakė C.Adamis. – Taip yra todėl, kad šiuo metu neturime kvantinės gravitacijos teorijos, kuri apibūdintų tokią sąveiką. Panašu, kad mūsų spėjimas buvo gerai apskaičiuotas, kadangi mūsų modelis sutampa su Hawkingo teorija fiksuotoms, nekintančioms juodosioms skylėms.“

Jų darbas publikuotas žurnale „Physical Review Letters“.

Teoriją papildė

Beje, praėjusiais metais S.Hawkingas pasiūlė naują teoriją, kuri galėtų išspręsti juodosios skylės informacijos paradoksą. „Aš siūlau, kad informacija laikoma ne juodosios skylės viduje, kaip būtų galima manyti, tačiau jos paribyje – įvykių horizonte“, – pareiškė fizikas.

Anot jo, įvykių horizontą kertanti informacija apie daleles virsta savotiška holograma – dviejų išmatavimų apibūdinimu apie trimatį objektą. Tokiose hologramose ir saugoma visa informacija.

Kitaip sakant, ši informacija niekada nepasiekia pačios juodosios skylės, taigi ir nėra sunaikinama. S.Hawkingo manymu, ištrūkti ši informacija gali, tik Hawkingo radiacija ją išspinduliuoja chaotiškai ir nenaudingos formos.