211service.com
Hvordan ødelegge et svart hull
Ideen om et legeme som er så massivt at dets rømningshastighet overstiger lysets hastighet, dateres tilbake til den engelske geologen John Michell som først vurderte det i 1783. I hans scenario ville en lysstråle bevege seg bort fra den massive kroppen til den nådde en viss høyde og deretter tilbake til overflaten.
Moderne tenkning om sorte hull er noe annerledes, ikke minst fordi spesiell relativitet forteller oss at lysets hastighet er en universell konstant. Det kritiske konseptet som fysikere fokuserer på i dag er hendelseshorisonten: en teoretisk grense i rommet som lys og andre objekter kan passere i én retning, men ikke i den andre. Siden lys ikke kan unnslippe, er hendelseshorisonten det som gjør et svart hull svart.
Hendelseshorisonten er noe av en skuffelse for mange astrofysikere fordi den interessante fysikken, ting utenfor universets kjente lover, alt skjer inne i den og derfor er skjult for oss.
Det fysikere vil ha, er derfor en måte å bli kvitt hendelseshorisonten og utsette den indre funksjonen for skikkelig gransking. Å gjøre dette ville ødelegge det sorte hullet, men avsløre noe langt mer bisarrt og eksotisk.
I dag forklarer Ted Jacobson ved University of Maryland og Thomas Sotiriou og University of Cambridge hvordan dette kan gjøres i en underholdende og bemerkelsesverdig tilgjengelig beretning om utfordringen.
I generell relativitetsteori er den matematiske betingelsen for eksistensen av et sort hull med en hendelseshorisont enkel. Den er gitt av følgende ulikhet: M^2 > (J/M)^2 + Q^2, der M er massen til det sorte hullet, J er dets vinkelmomentum og Q er ladningen.
Å bli kvitt hendelseshorisonten er ganske enkelt et spørsmål om å øke vinkelmomentet og/eller ladningen til dette objektet til ulikheten er reversert. Når det skjer, forsvinner hendelseshorisonten og det eksotiske objektet under dukker opp.
Ved første øyekast virker det enkelt. Ulikheten antyder at for å ødelegge et sort hull, er alt du trenger å gjøre å mate det med vinkelmomentum og lade.
Men det skjuler en mengde problemer. Til å begynne med har ting med vinkelmoment og ladning også en tendens til å ha masse. Og i alle fall beskriver ligningen ovenfor en steady state. Mating av et sort hull skaper en dynamisk tilstand, og det er ingen garanti for at objektet vil sette seg tilbake i en stabil tilstand igjen uten å miste vinkelmomentet og ladningen som den har blitt matet.
Faktisk er beregningene så djevelske at de har trosset alle forsøk på å temme dem. Foreløpig vet ingen hva det vil gjøre, sier Jacobson og Sotiriou.
Hva ville et svart hull uten sin hendelseshorisont avsløre? Det er der fysikk blir filosofisk. Matematikken her indikerer at romtiden blir uendelig buet, og skaper det astrofysikere kaller en singularitet.
For enhver vanlig fysiker er en singularitet en indikasjon på at en teori har gått i stykker, og det trengs en ny teori for å beskrive hva som skjer. Det er et prinsippsak at singulariteter er matematiske objekter, ikke fysiske, og at ethvert 'hull' de foreslår ikke eksisterer i universets struktur, men i vår forståelse av det.
Astrofysikere er forskjellige. De har en så ekstraordinær tro på teoriene sine at de tror singulariteter faktisk eksisterer inne i sorte hull. Slike som Roger Penrose og Stephen Hawking har til og med bevist at singulariteter er uunngåelige ved gravitasjonskollaps.
For dem øker det å fjerne hendelseshorisonten rundt et svart hull spennende utsikter til å avsløre en singularitet i all sin nakne prakt. Når det skjer, vil vi kunne se på uendeligheten.
Det virker merkelig.
Å ødelegge et sort hull på denne måten vil helt sikkert avsløre ny fysikk. Men hva dette enn måtte være, er nødt til å forbli godt skjult inntil vi har en teori som bedre beskriver hva som foregår i slike ekstremer. Eller til vi får øye på en av disse gjenstandene et sted på nattehimmelen.
Ref: arxiv.org/abs/1006.1764 : Ødelegge svarte hull med testkropper