Găurile negre pot fi considerate cele mai "discrete" obiecte din Univers, nelăsând aproape nicio informaţie despre ele să scape în spaţiu (cu excepţia, evident, a radiaţiei Hawking), însă oamenii de ştiinţă sunt din ce în ce mai siguri că vor putea afla majoritatea secretelor unui astfel de monstru cosmic cu ajutorul matematicii, conform unui material publicat de SPACE.com.
"Găurile negre sunt extraordinar de legate de matematică până acolo încât putem susţine că tot ce înseamnă o gaură neagră poate fi descris prin intermediul matematicii", a declarat Richard Henry, astronom la Universitatea Johns Hopkins.
Richard Henry a prezentat o nouă modalitate de a studia găurile negre prin intermediul matematicii cu ocazia celei de-a 228 întruniri a Societăţii Astronomice Americane ce a avut loc în urmă cu o lună la San Diego.
Atunci când o stea masivă îşi termină combustibilul de fuziune poate să se prăbuşească în sine, transformându-se într-o gaură neagră. Găurile negre supermasive, care se află în centrul galaxiilor pot înghesui câteva milioane de mase solare în interiorul unei regiuni din spaţiu nu mai mare decât un proton, conform lui Henry. Această masă enormă, compactată într-un spaţiu atât de mic, nu lasă nimic să-i scape, nici măcar lumina. Oamenii de ştiinţă nu pot observa decât marginile exterioare ale unei găuri negre, denumite orizontul evenimentului — locul unde materia exterioară interacţionează cu gaura neagră. Prin urmare ei pot determina trei dintre proprietăţile unui astfel de monstru cosmic: masa, spinul şi sarcina sa electrică.
Masa incredibil de mare a unei găuri negre deformează extrem de mult textura continuului spaţiu-timp în jurul său. Apelând doar la matematică pentru a descrie spaţiu-timpul din jurul găurilor negre, Henry şi colegii săi, Kielan Wilcomb şi James Overduin, ambii de la Universitatea Towson din Maryland, au descoperit o nouă modalitate de a "explora" aceste structuri care par a fi mult mai complexe decât au fost descrise anterior.
Descrierile matematice tradiţionale ale găurilor negre sugerează faptul că curbura spaţiului la orizontul evenimentului este constantă şi pozitivă, ca o sferă, şi astfel oamenii de ştiinţă pot folosi un sistem de coordonate aplicabil sferelor (spre exemplu longitudine şi latitudine) pentru a descrie acest spaţiu. Mai mult decât atât, un sistem de coordonate conceput special pentru un anumit tip de spaţiu curb nu va fi întotdeauna aplicabil la orice tip de spaţiu curb. În studiul ei, echipa coordonată de Richard Henry a folosit exemplul unei hărţi a Pământului transpusă dintr-o sferă într-o suprafaţă plană. În aşa-numitele proiecţii Mercator, Groenlanda apare mai mare decât SUA, deşi în realitate nu are decât un sfert din suprafaţa SUA. În mod similar, cercetătorii susţin că sistemul de coordonate folosit pentru a măsura locaţii din apropierea găurii negre şi din interiorul acesteia trebuie să se schimbe în funcţie de regiunea care trebuie măsurată.
Pornind de la acest fapt, echipa a hotărât să se concentreze asupra unor cantităţi matematice denumite invarianţi. Invarianţii îşi menţin aceleaşi valori indiferent de sistemul de coordonate folosit pentru a-i descrie. Spre exemplu, numărul care descrie lungimea unei nave spaţiale care se îndreaptă spre o gaură neagră se poate schimba pe măsură ce nava trece prin diferite sisteme de coordonate, dar invarianţii săi vor rămâne mereu constanţi.
Majoritatea celor 17 invarianţi legaţi de diferite tipuri de găuri negre pot fi conectaţi matematic. Conform echipei coordonate de Richard Henry, doar 5 sunt cu adevărat independenţi, ceea ce înseamnă că valorile lor nu sunt legate de valorile altor invarianţi — iar oamenii de ştiinţă pot folosi aceşti cinci invarianţi pentru a construi simulări cu privire la ce se întâmplă dincolo de orizontul evenimentului unei găuri negre.
Echipa a descris aceşti cinci invarianţi, pe unii dintre ei în premieră, dezvăluind astfel o parte din complexa lume interioară a găurilor negre. Ecuaţiile lor au confirmat că, spre exemplu, o gaură neagră care se roteşte include regiuni în care spaţiu-timpul are curbură negativă, asemenea suprafeţei unei şei, care este asociată unei caracteristici denumită câmp gravitomagnetic, responsabilă pentru producerea enormelor jeturi de energie-materie ce erup din unele găuri negre supermasive din centrul galaxiilor.
Găurile negre sunt pasaje spre alte universuri
"Găurile negre sunt alte lumi. Dacă intri acolo, nu te mai întorci niciodată", a mai susţinut Richard Henry, completându-l pe marele Stephen Hawking care susţinea recent acelaşi lucru. Universul nostru nu este unic, existând numeroase alte universuri, iar găurile negre sunt pasaje spre alte astfel de universuri, susţinea celebrul astrofizician britanic Stephen Hawking într-un articol scris alături de Andrew Strominger, de la Universitatea Harvard şi de Malcom Perry, de la Universitatea Cambridge şi publicat în revista Physical Review Letters. Astfel, dacă un nefericit astronaut ar cădea într-o gaură neagră, el nu va rămâne blocat acolo. Desigur că nu ar putea reveni în Universul din care provine, dar se va putea îndrepta spre un alt Univers, conform fizicianului britanic care şi-a expus această teorie în cadrul unei conferinţe organizate la Universitatea din Stockholm.
Ipoteza lansată de Hawking este o încercare de a rezolva o problemă care le dă bătăi de cap fizicienilor de multă vreme: ce se întâmplă cu un obiect care trece de orizontul evenimentului unei găuri negre, locul de unde nici măcar lumina nu mai poate evada. Conform legilor fizicii, informaţia despre respectivul obiect trebuie păstrată, chiar dacă obiectul respectiv este distrus, iar acest paradox îi pune în încurcătură pe fizicieni de mai multe decenii. Stephen Hawking este de părere că informaţia este păstrată în orizontul evenimentului, ceea ce înseamnă că nu "cade" niciodată prin gaura neagră. Astfel un astronaut care ar fi atras de o gaură neagră ar putea să nu dispară cu totul şi ar rămâne probabil sub formă de hologramă "imprimată" pe orizontul evenimentului sau ar trece prin gaura neagră şi ar ieşi în altă parte, probabil într-un alt Univers.
