Czarne dziury to rzeczywistość – obserwujemy je w całym kosmosie, a nawet udało się bezpośrednio sfotografować supermasywną czarną dziurę w galaktyce M87 oraz w Drodze Mlecznej. Chociaż teoria ogólnej względności dobrze tłumaczy ich zachowanie, wciąż pozostają zagadki dotyczące ich struktury. Najbardziej znanym problemem jest osobliwość. Według klasycznego modelu, cała materia tworząca czarną dziurę musi być ściśnięta do nieskończonej gęstości wewnątrz zerowej objętości. Zakładamy, że fizyka kwantowa w jakiś sposób rozwiąże ten problem, ale bez teorii grawitacji kwantowej nie mamy pewności jak. Problem z nieskończonością pojawia się także przy osobliwości zwanej horyzontem Cauchy’ego.

Ogólna teoria względności to złożony zestaw równań różniczkowych, które należy rozwiązać, uwzględniając warunki takie jak masa, rotacja i ładunek czarnej dziury. Przykładem takiej granicy jest horyzont zdarzeń, który odróżnia wnętrze czarnej dziury od przestrzeni kosmicznej. Jest to łatwiejsze do zrozumienia, ponieważ przekraczając ten horyzont, jesteśmy na zawsze uwięzieni w czarnej dziurze – to swego rodzaju „kosmiczny Hotel California”.

Dla prostych, nierotujących czarnych dziur horyzont zdarzeń jest jedyną granicą, ale w przypadku rotujących czarnych dziur sprawa jest bardziej złożona. Osobliwość przybiera formę pierścienia, a horyzont zdarzeń dzieli się na dwa: zewnętrzny oraz wewnętrzny – tzw. horyzont Cauchy’ego. Po jego przekroczeniu, czasoprzestrzeń może zachowywać się normalnie, ale nadal jesteśmy uwięzieni.

Horyzont Cauchy’ego jest niestabilny – kiedy próbujemy określić perturbacje horyzontu, masa wyliczona w jego obrębie rośnie do nieskończoności. Naukowcy używają zasady cenzury kosmicznej, by tłumaczyć to zjawisko. Stwierdza ona, że wszelkie nieskończoności – jak osobliwości i inflacja masy – pozostają uwięzione za horyzontem zdarzeń i nie musimy się nimi martwić. Nowe badania wskazują jednak, że inflacja masy może wystąpić nawet bez horyzontu Cauchy’ego, co podważa stabilność założeń kosmicznej cenzury.

Odkrycie to sugeruje, że modele czarnych dziur oparte na ogólnej teorii względności są niepełne i mogą opisywać czarne dziury jedynie jako obiekty tymczasowe, co nie zgadza się z obserwacjami. To może być wskazówka, że teoria względności jest jedynie częściowo poprawna i wymaga rozszerzenia, podobnie jak ogólna teoria względności była rozwinięciem grawitacji Newtona.

To badanie daje nam wgląd w fascynującą tajemnicę kosmiczną, przypominając, że nasza wiedza o czarnych dziurach jest wciąż niepełna i pozostawia wiele do odkrycia.

Źródło: Universe Today