სიახლეები
შავი ხვრელები არიან ისეთი მასიური ობიექტები, რომელთა მიზიდულობისგან თავის დაღწევა არანაირ მატერიას არ შეუძლია, სინათლესაც კი. ისინი წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც დიდი მასის ვარსკვლავები ამოწურავენ თავიანთ საწვავს და განიცდიან კოლაფსს მცირე ზომის ობიექტებად. კლასიკურ ფიზიკის მიხედვით, შავი ხვრელები "ძალიან მარტივი ობიექტებია", მათი დახასიათება შესაძლებელია მხოლოდ სამი რიცხვით: მათი მასა, ბრუნვის სიჩქარე და ელექტრული მუხტი.
ცნობილმა ამერიკელმა ფიზიკოსმა ჯონ უილერმა პარამეტრების ეს სიმწირე აღწერა ფრაზით - „შავ ხვრელებს თმა არ აქვთ“. მიუხედავად იმისა, რომ მასიური ვარსკლავის საბოლოო პროდუქტი - შავი ხვრელი - ძალიან მარტივია, კოლაფსამდე ვარსკვლავი იყო რთული ასტროფიზიკური ობიექტი, რომელიც შედგებოდა პროტონების, ელექტრონების და ნეიტრონებისგან, რომლებიც ქმნიდნენ მრავალ ქიმიურ ელემენტს. კლასიკურად შავ ხვრელებს არ აქვთ „მეხსიერება“ იმ ვარსკვლავებზე, რასაც თავიდან წარმოადგენდნენ. მაგრამ კვანტური ფიზიკა ამბობს, რომ ინფორმაციის უბრალოდ წაშლა შეუძლებელია სამყაროდან.
1976 წელს ბრიტანელი ფიზიკოსმა სტივენ ჰოკინგმა არეულობა შემოიტანა ამ მოდელში, როცა აჩვენა, რომ ინფორმაცია არ შეიძლებოდა განუსაზღვრელი ვადით იყოს ჩაჭერილი შავ ხვრელებში. ჰოკინგის მიხედვით,ყველა შავი ხვრელი ასხივებს თერმული ენერგიას, ცნობილი როგორც „ჰოკინგის გამოსხივება“, რომელსაც არ შეუძლია კვანტური ინფორმაციის გადატანა.
კვანტური ველის თეორიის თანახმად, ვაკუუმში მუდმივად იბადებიან და ქრებიან ვირტუალურ ნაწილაკთა წყვილები. შავი ხვრელების ჰორიზონტთან კი შესაძლებელია, რომ ვირტუალურ ნაწილაკთა წყვილი აღმოჩნდეს მოვლენათა ჰორიზონტის სხვადასხვა მხარეს. მაშინ ნაწილაკს, რომელიც აღმოჩნდა გარეთ, აქვს შესაძლებლობა გადალახოს შავი ხვრელის მიზიდვა და აღმოჩნდეს თავისუფალ სივრცეში. სწორედ ასეთი ნაწილაკების ნაკადს ჰქვია ჰოკინგის გამოსხივება.
გამოსხივების არსებობა ნიშნავს, რომ შავი ხვრელები დროთა განმავლობაში ორთქლდებიან და მეთოდურად ანადგურებენ ინფორმაციას მისი შემქმნელი მატერიის შესახებ. თუმცა ეს დაუშვებელია კვანტური ფიზიკის მიხედვით, შავი ხვრელების გამოსხივების ანალიზით პრინციპში ჩვენ უნდა შევძლოთ ორიგინალური შავი ხვრელის და მისი მშობელი ვარსკვლავის მონაცემების აღდგენა. ეს პრობლემა აწუხებდა კოსმოლოგებს ათწლეულების განმავლობაში და ცნობილია როგორც "ჰოკინგის ინფორმაციის პარადოქსი". იხილეთ ჩვენი ადრეული ინფორმაცია ჰოკინგის გამოსხივების მოდელირებაზე და ჰოკინგის პარადოქსის გადაჭრის იდეაზე ჭია-ხვრელების გამოყენებით.
6 მარტს ჟურნალში Physics Letters B გამოქვეყნდა ბრიტანელი და ამერიკელი ფიზიკოს თეორეტიკოსების სტატია, სადავ შემოთავაზებულია ახალი იდეა თუ როგორ გადაიჭრას შავი ხვრელების ინფორმაციული პარადოქსი. სტატიაში შემოთავაზებულია ჰოკინგის რადიაციის მოდიფიკაცია, რაც მას „არათერმულად“ აქცევს და შესაბამისად შეუძლია შეიცავდეს ინფორმაციის შავი ხვრელის სრული ისტორიის შესახებ. მეცნიერებმა ხელახლა განიხილეს ჰოკინგის 1976 წლის გამოთვლები, მაგრამ ამჯერად გაითვალისწინეს "კვანტური გრავიტაციის" ეფექტები, რაც ჰოკინგს არ გაუკეთებია. გუნდი ამტკიცებს, რომ შავ ხვრელებს აქვთ „კვანტური თმა“, უნიკალური კვანტური ანაბეჭდის სახით გრავიტაციულ ველებში, რომლებიც მათ გარს აკრავს.
„მიუხედავად იმისა, რომ ეს კვანტური გრავიტაციული შესწორებები უმნიშვნელოა, ისინი გადამწყვეტია შავი ხვრელის აორთქლებისთვის. ჩვენ შევძელით გვეჩვენებინა, რომ ეს ეფექტები ცვლის ჰოკინგის გამოსხივებას ისე, რომ ეს გამოსხივება ხდება არათერმული. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კვანტურ გრავიტაციის გათვალისწინებით ჰოკინგის გამოსხივება შეიძლება შეიცავდეს ინფორმაციას.“ - ამბობს კვლევის ერთ-ერთი ავტორი Xavier Calmet (სასექსის უნივერსიტეტი, დიდი ბრიტანეთი).
ახალ კვლევაში ჯგუფმა დაადგინა ზუსტი მექანიზმი რომლითაც ინფორმაცია გამოდის შავი ხვრელიდან ჰოკინგის რადიაციის მეშვეობით და როგორ შეიძლება მისი მიღება გარე დამკვირვებლის მიერ. ინფორმაციია რეალურად წაკითხვა ამჟამად შეუძლებელია, რადგან საჭიროა ძალიან მგრძნობიარე დეტექტორები ჰოკინგის რადიაციის გასაზომად, რაც ამჟამად მხოლოდ თეორიული წინასწარმეტყველებაა. თუმცა, ეფექტის გათვალისწინება მნიშვნელოვანია შავი ხვრელების მათემატიკურ მოდელირებასა და სიმულაციებში.
წყაროები:
1. https://www.livescience.com/stephen-hawkings-famous-black-hole-paradox-may-finally-have-a-solution
