Μια νέα μελέτη έρχεται τώρα να αμφισβητήσει τη μακροχρόνια αντίληψη ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να σχηματιστούν από έντονο φως, μια θεωρία που βασίζεται στη γενική σχετικότητα. Ενώ η γενική σχετικότητα υποδηλώνει ότι μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να σχηματιστεί από μια υψηλή συγκέντρωση μάζας ή από εξαιρετικά έντονο φως, η κβαντική φυσική τελικά φαίνεται να αποκλείει το δεύτερο ενδεχόμενο. Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα κβαντομηχανικά φαινόμενα προκαλούν υπερβολική διαρροή ενέργειας, εμποδίζοντας την κατάρρευση που είναι απαραίτητη για το σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας.

Οι μαύρες τρύπες συνήθως σχηματίζονται από την ακραία πυκνότητα μάζας που παράγεται από ένα αστέρι που έχει καταρρεύσει, το οποίο καμπυλώνει τον χωροχρόνο τόσο πολύ που δεν μπορεί να διαφύγει το φως. Η γενική σχετικότητα θεωρεί ότι η ενέργεια ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μπορεί να καμπυλώσει ομοίως τον χωροχρόνο, οδηγώντας ενδεχομένως στον σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας μόνο από το φως. Αυτή η ιδέα των μαύρων τρυπών που προκαλούνται από το φως, γνωστή ως kugelblitze (στα γερμανικά «αστραπή σε σχήμα μπάλας»), διερευνήθηκε για πρώτη φορά από τον φυσικό John Wheeler τη δεκαετία του 1950. Ωστόσο, η νέα αυτή μελέτη υποδηλώνει ότι τα κβαντικά φαινόμενα, συγκεκριμένα το φαινόμενο Schwinger, θα διέλυε την ενέργεια που απαιτείται για μια τέτοια κατάρρευση.

Η ιδέα των kugelblitze έχει εμπνεύσει με τη σειρά της διάφορες θεωρίες, συμπεριλαμβανομένου του ρόλου τους στη σκοτεινή ύλη. Κάποιοι πρότειναν ακόμη ότι οι μαύρες τρύπες που προκαλούνται από το φως θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως μέσο προώθησης για τα διαστημόπλοια. Παρά αυτές τις ενδιαφέρουσες δυνατότητες, το θεμελιώδες ερώτημα παρέμεινε: Μπορούν αυτές οι μαύρες τρύπες να σχηματιστούν πραγματικά;

Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον μαθηματικό φυσικό José Polo-Gómez από το Πανεπιστήμιο του Waterloo διεξήγαγε υπολογισμούς για να διαπιστώσει αν οι απαραίτητες εντάσεις ηλεκτρομαγνητικού πεδίου θα οδηγούσαν πράγματι στον σχηματισμό μαύρων τρυπών.

Τα ευρήματά τους δείχνουν ότι το φαινόμενο Schwinger, όπου τα συγκεντρωμένα φωτόνια διασπώνται σε ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων, προκαλεί σημαντική απώλεια ενέργειας. Αυτά τα σωματίδια, επιταχυνόμενα από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ρέουν μακριά, εμποδίζοντας την ενέργεια να είναι επαρκής για μια βαρυτική κατάρρευση. Οι ερευνητές χρειάστηκε να κάνουν απλουστευτικές υποθέσεις  ωστόσο και κάποιες προσεγγίσεις στους υπολογισμούς τους, αλλά υποστηρίζουν ότι αυτές δεν επηρέασαν τα συνολικά συμπεράσματα. Συνεχίζοντας, προσδιόρισαν ότι η διάχυση της ενέργειας από το φαινόμενο Schwinger θα εμπόδιζε το σχηματισμό kugelblitze για όλα τα μεγέθη μεταξύ 10^-29 και 10⁸ μέτρων.

Αξίζει να σημειωθεί μάλιστα πως ειδικοί στον τομέα, όπως η Silvia Pla García από το King’s College του Λονδίνου και ο Reinhard Alkofer από το Πανεπιστήμιο του Graz, βρίσκουν τα αποτελέσματα πειστικά. Σημειώνουν ότι η μελέτη αναδεικνύει τον σημαντικό αντίκτυπο των κβαντικών φαινομένων στα θεωρητικά μοντέλα. Ενώ οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι οι υπολογισμοί τους μπορεί να μην επαληθευτούν πειραματικά στο άμεσο μέλλον, προτείνουν ότι μελλοντικά λέιζερ υψηλής έντασης θα μπορούσαν ενδεχομένως να παρατηρήσουν την προβλεπόμενη δημιουργία ζευγών σωματιδίων από το φαινόμενο Schwinger. Έτσι, ενώ η ιδέα της δημιουργίας μαύρων τρυπών από το φως παραμένει μια συναρπαστική ιδέα θεωρητικά, η νέα αυτή μελέτη δείχνει ότι δεν είναι εφικτή στην πράξη.

Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για την επιστημονική μελέτη, η οποία αναρτήθηκε στις 26 Ιουλίου του 2024, πατώντας εδώ.