Νέα θεωρία ίσως δώσει απάντηση στο παράδοξο των μαύρων τρυπών του Stephen Hawking

Θεωρητικά τίποτα δεν θα έπρεπε να διαφεύγει από τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, ωστόσο μια νέα έρευνα δείχνει ότι ίσως υπάρχουν ορισμένες κρυφές διαρροές πληροφοριών. Αυτές θα μπορούσαν να εμφανιστούν σε ανεπαίσθητες υπογραφές στα βαρυτικά κύματα, και τώρα ξέρουμε πώς να τις αναζητήσουμε, υποστηρίζουν οι συγγραφείς της μελέτης.

Το 1976, ο Stephen Hawking συγκλόνισε τον κόσμο της αστροφυσικής με την ανακάλυψή του ότι οι μαύρες τρύπες δεν είναι εντελώς μαύρες. Αντίθετα, εκπέμπουν μικροσκοπικές ποσότητες ακτινοβολίας και, αν τους δοθεί αρκετός χρόνος, μπορούν να εκπέμψουν σε τέτοιο βαθμό ώστε να εξαφανιστούν εντελώς. Αυτό όμως εισήγαγε ένα τεράστιο πρόβλημα. Η πληροφορία ρέει μέσα στις μαύρες τρύπες καθώς καταναλώνουν ύλη, και αυτή η πληροφορία δεν μπορεί να διαφύγει. Αλλά η ακτινοβολία Hawking δεν μεταφέρει καμία πληροφορία μαζί της. Οπότε τι της συμβαίνει όταν η μαύρη τρύπα εξαφανιστεί;

Αυτό το «παράδοξο της πληροφορίας της μαύρης τρύπας» απασχολεί τους ερευνητές εδώ και δεκαετίες και έχουν αναπτύξει πολλές πιθανές λύσεις. Μια από αυτές είναι γνωστή ως μη βίαιη μη-τοπικότητα. Σε αυτό το σενάριο, το εσωτερικό των μαύρων τρυπών συνδέεται με το εξωτερικό τους μέσω της «κβαντικής μη-τοπικότητας», κατά την οποία συσχετιζόμενα σωματίδια μοιράζονται την ίδια κβαντική κατάσταση, ένα φαινόμενο που ο Einstein ονόμασε «φαινομενική δράση εξ αποστάσεως». Αυτή η μη-τοπικότητα είναι «μη βίαιη» επειδή τίποτα ενεργητικό όπως μια έκρηξη ή συγχώνευση που προκαλεί τα επακόλουθα βαρυτικά κύματα, δηλαδή τους κυματισμούς στο χωροχρόνο έξω από τη μαύρη τρύπα. Αντίθετα, προκαλούνται από τις κβαντικές συνδέσεις μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού της μαύρης τρύπας.

Αν αυτή η υπόθεση είναι αληθινή, ο χωροχρόνος γύρω από τις μαύρες τρύπες φέρει μικροσκοπικές διαταραχές που δεν είναι εντελώς τυχαίες. Αντίθετα, οι μεταβολές θα συσχετίζονται με την πληροφορία στο εσωτερικό της μαύρης τρύπας. Τότε, όταν η μαύρη τρύπα εξαφανιζόταν, οι πληροφορίες θα διατηρούνταν έξω από αυτήν, επιλύοντας έτσι το παράδοξο.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτοί οι μη τοπικοί κβαντικοί συσχετισμοί δεν αφήνουν απλώς ένα αποτύπωμα στο χωροχρόνο γύρω από μια μαύρη τρύπα. Αφήνουν επίσης μια υπογραφή στα βαρυτικά κύματα που απελευθερώνονται όταν οι μαύρες τρύπες συγχωνεύονται. Αυτές οι υπογραφές υπάρχουν ως μικροσκοπικές διακυμάνσεις πάνω από το κύριο σήμα των βαρυτικών κυμάτων, αλλά έχουν ένα μοναδικό φάσμα που τις διαχωρίζει ξεκάθαρα από τα συνήθη κύματα.

Οι ερευνητές συνέχισαν να περιγράφουν ένα πρόγραμμα για τον διαχωρισμό αυτού του ειδικού σήματος. Διαπίστωσαν ότι οι σημερινοί ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, όπως το Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory και το συμβολόμετρο Virgo, δεν έχουν την ευαισθησία για να προσδιορίσουν ολοκληρωμένα αν η μη βίαιη μη τοπικότητα είναι μια ακριβής λύση στο παράδοξο της πληροφορίας των μαύρων οπών. Αλλά τα όργανα επόμενης γενιάς που σχεδιάζονται και κατασκευάζονται αυτή την περίοδο μπορεί να είναι σε θέση να το κάνουν.

Το επόμενο βήμα της έρευνας είναι η δημιουργία ακόμη πιο ακριβών μοντέλων για το πώς η μη βίαιη μη-τοπικότητα επηρεάζει τον χωροχρόνο γύρω από πραγματικές μαύρες τρύπες. Αυτό θα παρέχει μια ακριβή πρόβλεψη για το πώς θα πρέπει να μοιάζουν οι αλλαγές στα σήματα των βαρυτικών κυμάτων – και ίσως οδηγήσει στην επίλυση του περίφημου παράδοξου.

[via]