To, co naukowcy do tej pory uważali za czarną dziurę, w której w gruncie rzeczy nie wiadomo co się dzieje, jest naprawdę niewielkim bąbelkiem w przestrzeni z bardzo twardą skórką – ten nowy pomysł został zaprezentowany na Zjeździe Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego.

Emil Mottola z Los Alamos National Laboratory oraz Paweł Mazur z Uniwersytetu Stanowego Południowej Karoliny zasugerowali, że zamiast materii zapadającej się do punktu, wokół którego istnieje nieskończenie wielka grawitacja i zwanego osobliwością, istnieją tzw. grawitary – obiekty sferyczne zbudowane z niezwykle twardej, gęstej i sztywnej formy materii, naturalnie nigdy nie spotykanej na Ziemi.

Nikt nie zdobył dowodu, że grawitary istnieją. Naukowcy są jednak zainteresowani tą koncepcją z dwóch powodów: dowodów na istnienie czarnych dziur (dokładnie w znaczeniu, jakie jest im przypisywane) nigdy nie znaleziono, teoria grawitarów tłumaczy zaś kilka zjawisk, zaobserwowanych w pobliżu ekstremalnie gęstych obiektów (do tej pory zwanych czarnymi dziurami), z którymi teoria czarnych dziur sobie nie radzi.

Czarne dziury narodziły się w postaci rozwiązań równań einsteinowskiej Ogólnej Teorii Względności dla odosobnionej masy skupionej w bardzo małej przestrzeni. Obiekty te powstają w wyniku zapadania się gwiazd pod wpływem grawitacji. Gdy gęstość materii przekroczy pewien stan krytyczny i prędkość ucieczki z powierzchni gwiazdy zrówna się z prędkością światła, gwiazda przekształca się w czarną dziurę. Cała jej masa skupiona jest we wnętrzu w postaci tzw. osobliwości, która kurczy się nieograniczenie do punktu. W odległości równej promieniowi Schwartzchilda znajduje się horyzont zdarzeń – obszar o tak dużym zakrzywieniu przestrzeni, że światło podróżuje tutaj po okręgu wokół osobliwości i nic z tego miejsca (ani poniżej) nie może się wydostać.

Grawitary także zakrzywiałyby przestrzeń, jednak cała masa skupiona byłaby na powierzchni obiektu. Twórcy teorii proponują aby wewnątrz przestrzeń także była zagięta, a na dodatek aby istniały tam siły odpychające, zapewniające trwałość “bąbla”.

Jednym z problemów, które grawitary rozwiązują, jest entropia – czarne dziury, jako że nic z nich wydostać się nie może, posiadałyby wielokrotnie wyższą entropię od gwiazd, z których powstały. Fizycy przez cały czas zastanawiają się, w jakiej formie entropia mogłaby istnieć wewnątrz czarnej dziury. Podczas powstawania grawitara nastąpiłaby gwałtowna emisja promieniowania gamma – tajemnicze i znane od dawna błyski gamma.

Oczywiście z zewnątrz grawitar wyglądałby identycznie jak czarna dziura. Wewnątrz jednak materia w czasie powstawania grawitara doświadczyłaby przejścia fazowego (przejściem fazowym jest np. krzepnięcie wody). W rezultacie wszystkie cząstki tworzące grawitar znalazłby się w jednakowym stanie kwantowym tworząc gigantyczny kondensat Bosego-Einsteina, tzw. superatom.

Teoria jest jeszcze w powijakach i nie potrafi się obronić przed wieloma nieścisłościami, sprzecznościami i niejasnościami co do własności grawitarów oraz mechanizmu ich powstawania. Dopiero za jakiś czas, gdy Mottola i Mazur dopracują swą koncepcję, grawitary być może stworzą poważną konkurencję dla oswojonych w naszych umysłach czarnych dziur.

Uwaga: Termin “grawitar” nie jest oficjalną polską nazwą ciała niebieskiego i został stworzony na potrzeby tego artykułu. Sami twórcy teorii ochrzcili zaproponowany rodzaj obiektów nazwą “gravastar”, która też nie została zatwierdzona przez Międzynarodową Unię Astronomiczną.

Autor

Andrzej Nowojewski