Čierne diery možno nikdy úplne nezaniknú. Nový výskum slovenských fyzikov naznačuje, že rovnaká sedemrozmerná geometria časopriestoru, ktorá by mohla vysvetliť pôvod hmotnosti častíc, ponúka aj riešenie informačného paradoxu čiernych dier. O svojich výsledkoch nám porozprával Richard Pinčák z Ústavu experimentálnej fyziky SAV, v. v. i.
RNDr. Richard Pinčák, PhD., pôsobí na Oddelení teoretickej fyziky Ústavu experimentálnej fyziky SAV, v. v. i., v Košiciach. Absolvoval dlhodobý pracovný pobyt (sedem rokov) na Oddelení teoretickej fyziky v Spojenom ústave jadrových výskumov (JINR) v Dubne v Rusku. Pravidelne navštevuje aj Oddelenie teoretickej fyziky v CERN-e. V posledných rokoch sa prioritne venuje kozmológii, v ktorej rieši úlohy vychádzajúce z nových geometrických modelov. Je autorom viac ako stovky odborných publikácií. Svoje výsledky sa usiluje popularizovať aj atraktívnou formou, ktorá je blízka širšiemu okruhu čitateľov.
Vo svojom najnovšom výskume ste sa venovali čiernym dieram. Prečo práve im?
Takmer vždy, keď sme skúmali hranice toho, čo dokážeme merať, objavili sme o prírode niečo nové. Tieto hranice bývajú najčastejšie rôzne extrémy, sú to napríklad objekty extrémne malé, extrémne chladné alebo javy s mimoriadne vysokou energiou. Čierna diera je objektom s extrémnymi vlastnosťami, a preto priťahuje pozornosť vedcov už celé desaťročia.
Podľa klasickej všeobecnej relativity vzniká v strede čiernej diery singularita, teda bod, v ktorom matematický opis predpovedá extrémne hodnoty hustoty a zakrivenia časopriestoru. Takéto nekonečná však fyzici nemajú veľmi radi, pretože teórie obsahujúce nekonečné hodnoty, napríklad hustotu, nedokážu poskytnúť zmysluplné predpovede. Ide o prvý významný problém teórie čiernych dier.
Druhým problémom je, že čierna diera sa síce za neuveriteľne dlhý, no predsa len konečný čas úplne vyparí v dôsledku Hawkingovej radiácie. Ostane po nej iba žiarenie a zmizne všetka informácia o tom, čo kedy pohltila. Vo fyzike však platí princíp, podľa ktorého sa informácia nemôže stratiť. Tento rozpor sa nazýva informačný paradox čiernych dier a dodnes trápi mnohých fyzikov.
Ako presne funguje toto vyparovanie?
Stephen Hawking ukázal, že v kvantovej teórii ani prázdny priestor nie je úplne prázdny. V dôsledku Heisenbergovho princípu neurčitosti v ňom neustále vznikajú a takmer okamžite zanikajú virtuálne páry častíc a antičastíc – krátkodobé fluktuácie, ktoré za normálnych okolností nemajú merateľný vplyv.
V silnom gravitačnom poli tesne pri horizonte udalostí čiernej diery, teda na hranici, za ktorou sa nič nemôže vrátiť, môže dôjsť k tomu, že jedna z týchto virtuálnych častíc spadne do čiernej diery a druhá unikne preč. Toto je intuitívny obraz. Presnejší výpočet vychádza z kvantových polí v zakrivenom časopriestore.
Keď sa čierna diera zmenší na mikroskopickú veľkosť, torzia časopriestoru vytvára obrovskú odpudivú silu, ktorá náhle zastaví vyparovanie.
Z pohľadu vzdialeného pozorovateľa častica, ktorá spadne dovnútra, prináša do čiernej diery negatívnu energiu. Výsledkom je, že čierna diera postupne stráca hmotnosť a vyžaruje častice smerom von. Tento proces nazývame Hawkingovým vyparovaním.
Prečo má tá častica, ktorá spadne do čiernej diery, z pohľadu vzdialeného pozorovateľa negatívnu energiu?
Na prvý pohľad to znie paradoxne. V bežnom plochom priestore majú virtuálne páry spolu nulovú energiu a rýchlo sa navzájom zničia. Tesne pri horizonte čiernej diery je však gravitácia taká silná, že dramaticky mení tok času. Z pohľadu vzdialeného pozorovateľa sa čas pri horizonte takmer zastavuje, čo voláme gravitačný červený posun.
Ak jedna z virtuálnych častíc prekročí horizont, jej energia meraná z diaľky vyjde ako negatívna. Táto negatívna energia odčerpáva hmotnosť z čiernej diery, zatiaľ čo unikajúca častica nesie pozitívnu energiu, ktorú vidíme ako Hawkingovo žiarenie. Je to, akoby čierna diera požičala energiu z vlastnej gravitácie na vytvorenie reálnej častice, ktorá odletí preč.
Neznamená to však, že častica má lokálne zápornú energiu. Ide o efekt definície energie vzhľadom na vzdialeného pozorovateľa.
Celý článok nájdete v časopise Quark 8/2026.
Vďaka predplatnému si ho však môžete dočítať už teraz a získať aj prístup k exkluzívnemu obsahu!
Máte predplatné?
Prihlásiť sa