Mi lehet a fekete lyukak „túloldalán”?
Az univerzumban fekete lyukak sokasága rejtőzik, 1971-es felfedezésük óta pedig a csillagászat egyik központi témáját jelentik. Ezek a hatalmas objektumok nemcsak a csillagászok és fizikusok figyelmét keltik fel, hanem a kozmológia egyik legnagyobb rejtélyét is jelentik: mi történik a fekete lyuk „másik oldalán”?
Az elmúlt évtizedekben a fekete lyukak létezése nemcsak elmélet maradt, hanem számos módon sikerült őket megfigyelni. Vannak olyanok, amelyek tömege alig nagyobb, mint a Napé, míg mások milliárdszor nagyobbak lehetnek. Megfigyelésük történhet rádióhullámok kibocsátásán keresztül, amelyeket az anyag kibocsát, miközben a fekete lyukba zuhan, de a körülöttük keringő csillagok mozgásának tanulmányozásával.
A fekete lyukak összeolvadásakor keletkező gravitációs hullámok és a fény különös torzulásai által, mint amilyen az úgynevezett „Einstein-gyűrű” is, amelyet például a Tejútrendszer közepén található Sagittarius A* szupermasszív objektumról készült képek is mutatták.
Einstein elmélete és a fekete lyukak rejtélyei
A BBC Science Focus szerint Albert Einstein általános relativitáselmélete pontosan leírja a fekete lyukak fizikai tulajdonságait, és eddig minden megfigyelés összhangban állt ezzel az elmélettel, ugyanakkor két alapvető kérdésre nem ad választ. Mi történik az anyaggal, amikor belép a fekete lyukba? Másodszor pedig, hogyan ér véget egy ilyen objektum élete?
Stephen Hawking elmélete szerint a fekete lyukak az idő múlásával – amely az adott fekete lyuk méretétől függ – „elpárolognak” úgynevezett Hawking-sugárzás kibocsátásával. Ez a folyamat az objektum fokozatos zsugorodását eredményezi, egészen addig, amíg az rendkívül kicsivé nem válik. Azonban az, hogy mi történik ezután, még mindig ismeretlen, mert ezek a kérdések a téridő kvantumjelenségeit érintik, azaz a kvantumgravitáció területére tartoznak, amelynek még nincs végleges elmélete.
Kvantumgravitáció és fehér lyukak
Egy ígéretes megfejtés a kvantumgravitációra a hurok-kvantumgravitáció (Loop Quantum Gravity, LQG) elmélete, amely az 1980-as évek vége óta fejlődik. Az LQG szerint az objektumok belsejében eljön egy pont, amikor a kvantumhatások dominánssá válnak, és egy erős taszító erő lép fel, amely megfordítja a fekete lyuk gravitációját, így az „visszapattan” a közzéppont felől. Ez a kvantumfázis után a téridő újra Einstein elmélete szerint viselkedik, de most már egy táguló objektumként, amelyet fehér lyuknak nevezünk.
A fehér lyuk a fekete lyuk időben megfordított megfelelője: míg az utóbbiból semmi sem tud kijutni, addig a fehér lyukba semmi sem tud bejutni. Ez a jelenség olyan, mint amikor egy labda leesik, majd visszapattan – a fehér lyuk a fekete lyuk „visszapattanó” állapota.
A fehér lyukak és a sötét anyag
Az LQG elmélete szerint a fekete lyukak az életük végén kvantumugrással fehér lyukká alakulhatnak át, amelyek hosszú életű, kicsiny maradványokként létezhetnek. Ezek a maradványok, amelyek tömege csupán töredéke egy mikrogrammnak, potenciálisan magyarázatot adhatnak a sötét anyag rejtélyére. Elképzelhető, hogy a sötét anyag részben vagy egészben ezekből a fehér lyuk maradványokból áll, amelyek az univerzum korai szakaszában, esetleg az ősrobbanás előtti időszakban keletkeztek.
Ez az elképzelés azért vonzó a kutatók számára, mert nem igényel új, eddig ismeretlen részecskéket vagy törvényeket, hanem a jól ismert általános relativitáselmélet és kvantummechanika keretein belül marad.
Hogyan észlelhetünk egy fehér lyukat?
A fehér lyukak közvetlen észlelése rendkívül nehéz, mivel elsősorban gravitációs kölcsönhatásuk révén hatnak a környezetükre, amely nagyon gyenge. Azonban a technológia fejlődésével, különösen a kvantumtechnológián alapuló detektorok megjelenésével talán a jövőben lehetségessé válik ezeknek az objektumoknak a közvetlen megfigyelése.
Ha a sötét anyag valóban fehér lyuk maradványokból áll, becslések szerint naponta néhány ilyen objektum haladhat át egy nagyobb szoba méretű területen. Ez a lehetőség további kutatásokra és megfigyelésekre ösztönöz, hogy jobban megértsük a világegyetem ezen titokzatos összetevőjét.
A fekete lyukak nem csupán az anyag végállomásai lehetnek, hanem a téridő kvantumhatásainak köszönhetően fehér lyuk formájában újra „kibocsáthatják” az információt és az anyagot. Ez a felfedezés nemcsak a falánk objektumok természetét leplezheti le, hanem választ adhat a sötét anyag és a kvantumgravitáció egyik legnagyobb rejtélyére is.
Érdemes elolvasni:
