Dlaczego czarne dziury nie pochłaniają całej materii we wszechświecie?

Czarne dziury wydają się mieć nieposkromiony apetyt, a do pewnego miejsca ich przyciąganie grawitacyjne jest tak silne, że nie może przed nim uciec nawet światło. Dlaczego więc nie pochłaniają one całej materii, jaka jest dostępna we wszechświecie?

Leonard Susskind z Uniwersytetu Stanforda postanowił odpowiedzieć na to pytanie w 2018 roku. Jego zdaniem czarne dziury nie rozszerzają się do zewnątrz, tak jakbyśmy tego oczekiwali, lecz do wewnątrz. Jakby tego było mało, na podobnych zasadach może przebiegać ekspansja wszechświata, której tempo oraz długofalowy przebieg stanowią ogromną zagadkę dla naukowców.

Czytaj też: Tak czarna dziura spożywa swój posiłek. Jej nawyki zaskoczyły astronomów

Jeśli będziemy dodawali masy jakiemuś obiektowi, to z dużą dozą prawdopodobieństwa możemy stwierdzić, że zacznie on zwiększać swoje rozmiary „do zewnątrz”. W przypadku czarnej dziury najbardziej prawdopodobny scenariusz zakłada natomiast powstanie swego rodzaju leja grawitacyjnego. W praktyce oznaczałoby to, że taki obiekt nie będzie mógł rosnąć w nieskończoność, pochłaniając coraz więcej materii.

Czarne dziury mogą osiągać masy nawet miliardy razy większe od Słońca

Oczywiście należy też mieć świadomość, iż czarne dziury – szczególnie te określane mianem supermasywnych – mogą osiągać naprawdę potężne gabaryty. O ile „zwykłe” zazwyczaj mają masy od kilku do kilkudziesięciokrotnie większych od Słońca, tak te supermasywne mogą być nawet miliardy razy masywniejsze od naszej gwiazdy. Wszystkie je łączy jednak pewien element: obecność tzw. horyzontu zdarzeń. Jest to obszar znajdujący się wokół czarnej dziury, wyznaczający granicę, zza której nic nie może uciec przed jej przyciąganiem.

Jeśli natomiast chodzi o powiększanie rozmiarów czarnych dziur, to fizycy teoretyczni mówią o rosnącej „złożoności”. Chodzi o liczbę obliczeń, które byłyby potrzebne do odtworzenia początkowego stanu kwantowego czarnej dziury w momencie jej powstania. Po jej narodzinach, gdy cząstki wewnątrz czarnej dziury oddziałują ze sobą, informacja o ich stanie początkowym staje się coraz bardziej zakodowana. Rośnie wtedy ich ogólna złożoność.

Czytaj też: Niemiecki teleskop rentgenowski opracował mapę czarnych dziur we Wszechświecie

Jeśli ta złożoność leży u podstaw objętości przestrzennej czarnych dziur, to mogłoby to zdaniem Susskinda całkowicie zmienić nasze postrzeganie praw rządzących wszechświatem.

Myślę, że jest to bardzo, bardzo interesujące pytanie, czy kosmologiczny wzrost przestrzeni jest związany ze wzrostem pewnego rodzaju złożoności. I czy zegar kosmiczny, ewolucja wszechświata, jest związana z ewolucją złożoności. Tam, nie znam odpowiedzi.

Leonard Susskind, Uniwersytet Stanforda