Paradoxul radiației găurilor negre al lui Stephen Hawking ar putea fi în sfârșit rezolvat – dacă găurile negre nu sunt ceea ce par

Paradoxul radiației găurilor negre al lui Stephen Hawking ar putea fi rezolvat. O nouă cercetare sugerează că găurile negre ar putea fi, de fapt, „stele înghețate”, obiecte cuantice exotice care nu prezintă singularitate sau orizont al evenimentelor, oferind astfel soluții pentru unele dintre cele mai mari paradoxuri din fizica găurilor negre.

Un studiu recent indică faptul că găurile negre nu sunt neapărat entitățile lipsite de caracteristici și structură, așa cum prevede teoria generală a relativității a lui Albert Einstein. În schimb, aceste fenomene cosmice ar putea fi obiecte cuantice neobișnuite, cunoscute sub numele de „stele înghețate”.

Paradoxul radiației găurilor negre

Aceste stele înghețate, deși asemănătoare cu găurile negre, se diferențiază prin trăsături esențiale care ar putea rezolva paradoxul radiației Hawking, un fenomen propus de regretatul fizician Stephen Hawking. Acest paradox apare deoarece radiația emisă de orizontul evenimentelor unei găuri negre aparent nu conține informații despre materia care a format inițial gaura neagră, ceea ce contrazice principiul fundamental al mecanicii cuantice conform căruia informația nu poate fi distrusă.

Mai mult decât atât, spre deosebire de găurile negre convenționale, stelele înghețate nu conțin o singularitate – un punct de densitate infinită în centrul lor – eliminând astfel o altă contradicție din fizică. Conform regulilor fizicii, infinitul nu poate exista în natură, iar apariția acestuia într-o teorie sugerează limitele teoriei respective.

„Stelele înghețate reprezintă o categorie de imitatori ai găurilor negre: obiecte astrofizice ultracompacte, lipsite de singularitate și orizont al evenimentelor, dar care imită toate proprietățile observabile ale găurilor negre. Dacă acestea există cu adevărat, ar sugera necesitatea unei revizuiri fundamentale a teoriei relativității generale a lui Einstein.”, a explicat Ramy Brustein, profesor de fizică la Universitatea Ben-Gurion din Israel, într-un interviu acordat Live Science.^[sursa]

Brustein este autorul principal al unui studiu publicat în iulie în Physical Review D, care explorează în detaliu teoria stelelor înghețate.^[studiu]

Soluționarea paradoxului

Modelul clasic al unei găuri negre, descris inițial de Karl Schwarzschild în 1916, definește două caracteristici esențiale: singularitatea, unde toată masa este concentrată, și orizontul evenimentelor, limita dincolo de care nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa.

Cu toate acestea, acest model se confruntă cu probleme majore atunci când este analizat în contextul mecanicii cuantice. În anii 1970, Stephen Hawking a demonstrat că efectele cuantice din proximitatea orizontului evenimentelor ar trebui să genereze particule din vidul spațial, fenomen cunoscut sub numele de radiația Hawking. Această radiație ar determina pierderea treptată de masă a găurii negre, ducând, în cele din urmă, la evaporarea completă a acesteia.

Paradoxul constă în faptul că radiația Hawking nu pare să poarte informații despre materia care a format inițial gaura neagră. Dacă gaura neagră dispare complet, informația asociată acesteia ar părea pierdută pentru totdeauna, contrazicând principiile mecanicii cuantice care stipulează că informația trebuie conservată. Această contradicție este cunoscută sub numele de paradoxul pierderii de informații și reprezintă una dintre cele mai mari provocări din fizica teoretică.

În noul lor studiu, Brustein și coautorii săi, A.J.M. Medved de la Universitatea Rhodes și Tamar Simhon de la Universitatea Ben-Gurion, au efectuat o analiză teoretică aprofundată a modelului stelelor înghețate și au concluzionat că acestea rezolvă paradoxurile asociate cu modelul clasic al găurilor negre, deoarece nu prezintă nici orizont, nici singularitate.

Cercetătorii au descoperit că, dacă găurile negre sunt de fapt obiecte extrem de compacte formate din materie ultra rigidă, cu proprietăți inspirate din teoria corzilor (principalul candidat pentru teoria gravitației cuantice), acestea nu se prăbușesc într-un punct de densitate infinită și au o dimensiune puțin mai mare decât orizontul evenimentelor convențional, prevenind astfel formarea acestuia.

„Am demonstrat că stelele înghețate se comportă ca absorbanți aproape perfecți, deși nu au un orizont al evenimentelor și funcționează ca surse de unde gravitaționale. Aceste obiecte pot absorbi aproape orice materie cade asupra lor, similar cu găurile negre. În plus, acestea reproduc geometria externă și proprietățile termodinamice caracteristice găurilor negre convenționale.”, a explicat Brustein.