Numeričke simulacije usmjerile su fizičare na područje crnih rupa gdje se mora prekršiti predvidljivost fizičkih zakona. U takvoj regiji, sljedeća stanja sustava možda nisu posljedica sadašnjih, što je nemoguće u newtonovskoj mehanici i klasičnoj elektrodinamici. Članak s rezultatima objavljen je u časopisu Physical Review Letters.
Obično fizičke teorije govore o determinizmu svijeta, predvidljivosti budućnosti: ako su poznati početni uvjeti, tada se, znajući fizičke zakone, može izračunati stanje u bilo kojem trenutku u budućnosti. Takva je teorija, na primjer, newtonska mehanika. Isto vrijedi i za klasičnu elektrodinamiku: znajući točno raspodjelu električnih i magnetskih polja u prostoru, možete odrediti njihovo stanje u bilo kojem drugom trenutku pomoću Maxwellovih jednadžbi. Čak i u kvantnoj mehanici, Schrödingerova jednadžba ne dopušta slučajnost: ako točno znamo valnu funkciju u početnom trenutku, tada nedvosmisleno govori o njezinoj evoluciji vremena u bilo kojem vremenskom intervalu.
U novom radu skupina teoretičara pod vodstvom Vitora Cardosa sa Sveučilišta u Lisabonu ispituje pad kolabonske zvijezde u crnu rupu i modelira taj fenomen u okviru opće relativnosti. Kao rezultat, ispada da u tom procesu može nastati regija, čija se fizika ne može predvidjeti poznavanjem početnog stanja zvijezde.
Prema jednoj od teorema u okviru opće relativnosti, postoji maksimalno područje prostor-vremena koje je jedinstveno određeno ovim početnim uvjetima. Ako ovo područje nije cijeli postojeći prostor, tada se po definiciji ispada da postoje područja čije stanje nije određeno početnim uzetim uvjetima. Engleski znanstvenik Roger Penrose formulirao je hipotezu koja se nazvala principom jake kozmičke cenzure. Tvrdi da se to ne može dogoditi, odnosno da jednoznačno definirano područje nije dio nekog većeg prostora.
Stvaranje nabijene crne rupe koju opisuje Reissner - Nordstrom metrika krši to načelo na prvi pogled, jer se u ovom slučaju Cauchy horizont formira unutar crne rupe, do koje prostor-vrijeme ostaje glatko, a izvan nje se može produžiti na bezbroj načina. Ali s druge strane, ta je površina nestabilna i bilo kakve smetnje uništavaju, dovode do formiranja jedinstvenosti i pravde načela kozmičke cenzure.
Novo djelo istražuje pad zvijezde u crnu rupu s gotovo ograničavajućim nabojem uzimajući u obzir kozmološku konstantu (Λ-termin u Einsteinovoj jednadžbi). Pojam Λ je vrlo mali i obično se uzima u obzir samo u kozmološkim studijama, ali pokazalo se da pozitivna vrijednost Λ vodi u stabilniji Cauchyjev horizont. Kao rezultat, čak i uzimajući u obzir uznemirenost, odstupanje između prostorno-vremenskih parametara na Cauchijevom horizontu nije veliko, što omogućava rješavanje Einsteinovih jednadžbi čak i na samom horizontu. To krši načelo snažne kozmičke cenzure.
Diskontinuitet zakrivljenosti na Cauchy horizontu dobiven u situaciji ograničavajućeg naboja i pozitivnog Λ-termina je sličan udarnom valu u tekućini. Ispada da bi kroz njega moglo probiti dovoljno snažno tijelo. Može se zamisliti promatrač kako skače u crnu rupu i prelazi Cauchy horizont. U ovom se slučaju njegova budućnost pokazuje neizvjesnom.
Dokaz valjanosti provedene analize i dalje je potreban jer su autori razmatrali samo linearnu teoriju poremećaja. Također je vrijedno napomenuti da se astrofizičke crne rupe s ograničavajućim nabojima ne mogu oblikovati, jer nema tako visoko nabijenih zvijezda. Međutim, Cauchy horizont se javlja i u slučaju rotiranja crnih rupa, iako imaju manje simetrije. Također, rad nije uzeo u obzir hipotetičke kvantne učinke, koji mogu biti jaki u takvim područjima.
Promotivni video: