Czarne dziury są zamrożonymi gwiazdami? Rewolucja na horyzoncie

Czarne dziury nadal są niewyjaśnioną kosmiczną zagadką. W powszechnej opinii są to fragmenty czasoprzestrzeni, gdzie grawitacja jest tak silna, że nawet światło nie może z nich uciec. Według ogólnej teorii względności Einsteina wystarczająco zwarta masa może deformować czasoprzestrzeń (tworząc czarną dziurę). Jednakże taki zapis powoduje duże pole do interpretacji.

Przez dekady specjaliści badali te dziwne kosmiczne twory. Określili, że istnieje tajemniczy horyzont zdarzeń, stworzyli modele pokazujące, w jaki sposób mogą tworzyć się czarne dziury, a nawet wykonali jej zdjęcie. Czy nowe badania mogą podważyć wszystkie, a przynajmniej część, z dotychczasowych dokonań?

Ostatnie badania sugerują, że czarne dziury w rzeczywistości mogą być tzw. zamrożonymi gwiazdami. Mają to być pozostałości gwiazd, jakie znamy i obserwujemy. Pod koniec swojego życia miały one ostygnąć i nie emitować ani światła, ani ciepła. Te hipotetyczne obiekty, zwane też czarnymi karłami, mają reprezentować ostatni etap cyklu życia gwiazdy.

Naukowcy przeprowadzili również szczegółową analizę podobieństw między czarnymi dziurami a zamrożonymi gwiazdami. Okazuje się, że teoria istnienia czarnych karłów rozwiązuje wiele paradoksów, które istniały z tradycyjnym modelem czarnej dziury.

Albert Einstein stwierdził w swojej ogólnej teorii względności (z 1915 r.), że czarna dziura posiada dwie podstawowe cechy. Jedną jest osobliwość, czyli punkt o nieskończonej gęstości znajdujący się w środku całej struktur. Drugi to horyzont zdarzeń, czyli granica, która nie pozwala się niczemu wymknąć.

Badania przeprowadzane przez kolejne dekady wykazały, że w naturze nie powinny istnieć "nieskończoności" i wszystko w fizyce jest "skończone", lub "ograniczone". Kolejną sprzecznością jest to, że czarne dziury (co wynika z paradoksu promieniowania Stephena Hawkinga) mogą emitować promieniowanie i powoli tracić masę, co w teorii ma prowadzić do ich całkowitego zniknięcia. Jednakże jak to możliwe skoro nic nie może się wydostać z czarnej dziury? Idąc dalej, jeśli czarna dziura "wyparuje", to materia, która uformowała tę strukturę, zniknie. Stoi to z kolei w konflikcie z prawem zachowania informacji.

Jak powiedział profesor Ramy Brustein z Uniwersytetu Ben-Guriona w Izraelu dla Live Science: - Zamrożone gwiazdy są rodzajem imitatorów czarnych dziur: ultrakompaktowe obiekty astrofizyczne, które są wolne od osobliwości, nie mają horyzontu, ale mimo to mogą naśladować wszystkie obserwowalne właściwości czarnych dziur.

Badacze wskazują, że jeśli czarne karły istnieją, to nie posiadają nieskończonej gęstości (osobliwości). Dlatego mogą podlegać tym samym prawom związanym ze skończonością, co reszta obiektów w kosmosie. Powoduje to także, że zamrożone gwiazdy nie mają też horyzontu zdarzeń, dzięki czemu promieniowanie i cząstki mogą uciekać ze struktury, co jest zgodne z twierdzeniami Hawkinga.

- Pokazaliśmy, jak zamrożone gwiazdy zachowują się jako (prawie) idealne absorbery, mimo że nie mają horyzontu i działają jako źródło fal grawitacyjnych. Co więcej, mają tę samą zewnętrzną geometrię, co konwencjonalny model czarnych dziur, i odtwarzają swoje konwencjonalne właściwości termodynamiczne - stwierdził Brustein.

Specjaliści przewidują, że zamrożone gwiazdy mogą posiadać także szczególną budowę wewnętrzną. Jednocześnie badacze wskazują potrzebę kolejnych badań eksperymentalnych, które potwierdziłyby tę teorię.

Wyniki badań zostały opublikowane w międzynarodowym i prestiżowym czasopiśmie naukowym Physical Review D.