Kam vedou černé díry? Existuje propojení mezi černou a bílou dírou?

Představte si, že se shodou okolností dostanete do černé díry. Jaká je možnost, že navzdory předpokladům přežijete? Kde asi v takovém případě skončíte? A co budete vyprávět, pokud se z cesty za hranice fantazie vrátíte?

Fyzik Richard Massey z britského Institute for Computational Cosmology na University of Durham poctivě odpovídá: „Kdo ví?“ Je si očividně vědom, že černé díry stále obestírá závoj tajemství a záhad. Odborníci si obvykle představují, že kdyby někdo prošel horizontem událostí černé díry, kam nevidí ani současná fyzika, nemohl by už poslat zpět žádnou zprávu ani vzkaz. Nejspíš by ho rozdrtila nepředstavitelná gravitace.

V singularitě končí cesta…

Od dob, kdy se černé díry objevily jako jedno z řešení rovnic Einsteinovy obecné relativity, vědci předpokládají, že vznikají gravitačním zhroucení jádra zanikajících masivních hvězd. Hmota černé díry, odpovídající několika sluncím, by se pak soustředila na velice malém prostoru. Podle převládajících teorií by se v nitru černé díry měla veškerá materie koncentrovat do jediného bodu, tzv. singularity, kde řada veličin – jako například hustota – dosahuje nekonečných hodnot. Fyzika si přitom s takovými singularitami nedokáže příliš poradit.

Takto vzniklá černá díra má natolik velkou gravitační přitažlivost, že by se z ní nemělo dostat vůbec nic, ani světlo. Pokud by se člověk ocitl na horizontu událostí představujícím hranici, zpoza níž se již nemůže vrátit hmota ani záření, neměl by mít šanci na únik. V té době by stejně již procházel procesem tzv. špagetizace, při níž ohromující gravitace přetvoří lidské tělo stejně jako jakoukoliv jinou hmotu na proudy atomů, které skončí v singularitě černé díry. Proto se na první pohled zdá, že z ní už nelze pokračovat dál a cesta tam definitivně končí jako ve slepé uličce.

… i čas

Zkoumání černých děr představuje velký problém. Už jsme si víceméně jistí, že existují. Všechno ostatní jsou však jen dohady a ke stávajícím teoriím vznikají alternativní pohledy. Část příznivců teorie superstrun si například myslí, že černé díry v klasické podobě neexistují a že jde o tzv. fuzzbally čili klubka zamotaných superstrun. Černé díry jsou prostě černé a jejich vnitřek nelze ani vyfotografovat či jinak zjistit, jak to tam vypadá.

TIP: Hypotetické objekty: 10+1 vesmírných objektů, které nejspíš neexistují

Nejedná se přitom jen o hmotu a záření, nýbrž také o čas. Podle stávajícího přesvědčení dochází v těsné blízkosti horizontu událostí k takovému zkreslení času, že se zdá, jako by se úplně zastavil. Douglas Finkbeiner z Harvard University mluví přímo o „konci času“. Pak je samozřejmě velice obtížné cokoliv zkoumat. Podle amerického badatele by vzdálený pozorovatel v podstatě neviděl, jak člověk padající do černé díry skutečně spadne dovnitř. Při detailním sledování by bylo patrné, jak nešťastník postupně rudne v důsledku červeného posuvu záření a také bledne – vlastně až navěky, ať už to podle Finkbeinera znamená cokoliv. Otázkou samozřejmě zůstává, zda jsou uvedené představy správné.

Opačný extrém?

Nicméně pokud černé díry někam vedou, mohly by ústit do jiného podobného objektu, který by se však choval opačně. Sovětský kosmolog Igor Novikov popsal v roce 1964 tzv. bílé díry, tedy černé díry naruby. Měly by chrlit do okolního vesmíru hmotu a záření, ale zas do nich nemůže vůbec nic vstoupit. Vědci od té doby studují jejich možnou existenci i spojení s černými protějšky, a to nejen v rámci obecné teorie relativity, ale také dalších fyzikálních teorií.

V současné době nic nenasvědčuje, že by se bílé díry mohly ve vesmíru vyskytovat. Dosud jsme nenašli žádný objekt, který bychom mohli s velkou mírou jistoty za bílou díru považovat. Rovněž zatím neznáme žádný fyzikální proces, jenž by ji dokázal vytvořit. Problém tkví i v tom, že by bílé díry měly snižovat entropii, takže by jejich existence měla být v rozporu s termodynamickými zákony. Stejně tak dnes převažuje názor, že by spojení mezi černou a bílou dírou nemohlo fungovat.

Z černé na bílou

Jeden z hlavních tvůrců teorie smyčkové kvantové gravitace Carlo Rovelli z francouzské Université d’Aix-Marseille a jeho spolupracovník Hal Haggard před časem spočítali, že by struktura časoprostoru daná smyčkovou kvantovou gravitací měla zarazit hroucení hvězdy do černé díry. Podle nich se v jednom okamžiku kvantové smyčky hmoty hroutící se stálice namačkají tak, že už to víc není možné. Vzápětí dojde k tzv. kvantovému odrazu a z téměř hotové černé díry se náhle stane bílá díra, jež hmotu naopak vyvrhuje. Zároveň by nevznikl horizont událostí, nýbrž jen zdánlivý horizont, který by měl být přijatelnější pro fyzikální teorie. 

Podle Haggarda a Rovelliho se nově formující černá díra překlopí do bílého protějšku prakticky okamžitě. Jenže nesmírná gravitace hroutící se hvězdy způsobuje extrémní zpomalení času. V okolním kosmu tudíž může uběhnout řada miliard, ne-li bilionů let, v závislosti na hmotnosti původní černé díry. Pokud mají autoři pravdu, mohli bychom pozorovat zániky malých černých děr, které se snad zrodily ve velmi mladém vesmíru. Není prý vyloučeno, že některé zatím záhadné záblesky vysokoenergetického záření představují ve skutečnosti smrtelné výkřiky umírajících černých děr, jež se kvantovým odrazem změnily v bílou díru. 

Dokončení: Mohou skutečně existovat červí díry? A dokázali bychom je vyrobit?

Myšlenka kvantového odrazu černé díry na bílou také nabízí řešení informačního paradoxu černých děr. Ten fyziky trápí již dlouho, protože ve slepé uličce černých děr by mělo mizet vše, včetně informace. Podle zákonitostí kvantové mechaniky však informace zmizet nemůže. Kvantový odraz by problém vyřešil: Bílá díra chrlí všechno ven, takže se žádná informace neztratí...