Tutkijoiden kiista mustien aukkojen tapahtumahorisontista

Havainnekuva mustatsta aukosta.
Kuvaan on lisätty kaavio gravitaatio-
gradientista. Piirros Kari A. Kuure.

Yksi tunnetuimista mustien aukkojen tutkijoista, englantilainen Stephen Hawkingin vielä julkaisemattoman tutkimusraportin[1] mukaan mustien aukkojen tapahtumahorisontit eivät olisikaan ehdoton raja, jonka läpi informaatio ei pystyisi tunkeutumaan. Hawkingin ajatus on, että tapahtumahorisontti olisikin ”harmaa vyöhyke”, jonka läpi informaatio pääsisi mutta tapahtumahorisontin sisäpuolisen alueen kvantti-ilmiöiden kaoottisuuden vuoksi se ei enää olisi tunnistettavissa tai purettavissa.

Perinteisen näkemyksen mukaan mustat aukot ovat tapahtumahorisontin ympäröimiä. Tapahtumahorisontti on raja, jonka läpi ei edes valo pääse poistumaan mustasta aukosta. Mustat aukot eivät kuitenkaan ole ikuisia, vaan ne menettävät massaansa Hawkingin säteilynä tunnetun mekanismin välityksellä; massakato on sitä nopeampaa mitä pienempi musta aukko on.

Mustiin aukkoihin liittyy myös käsitys tapahtumahorisontin huomaamattomuudesta, jos astronautti on sinne epäonnekseen putoamassa. Jos musta aukko on riittävän massiivinen, gravitaatiogradientti tapahtumahorisontin kohdalla on suhteellisen loiva ja putoava astronautti läpäisisi sen rauhallisesti. Lopulta lähestyvän singulariteetin jyrkkenevä gravitaatiogradientti riipisi astronautin kappaleiksi, atomeiksi ja lopulta alkeishiukkasiksi ennen singulariteettiin joutumista.

Vuonna 2012 fyysikko Joseph Polchinski’n (University of California in Santa Barbara) johtama tutkijaryhmä julkaisi tutkimuksensa, jonka mukaan tapahtumahorisontin sisäpuolella pitäisi vallita ”raivoisa helvetti” jota he kutsuivat tuliseinäksi[2]. Jos näin on, niin putoava astronautti palaisi tuhkaksi ennen riipiytymistään alkeishiukkasiksi.

Rauhallisen tapahtumahorisontin ja tuliseinän välillä näyttäisi siis vallitsevan ratkaisematon ristiriita Einsteinin suhteellisuusteorian ja kvanttidynamiikan välillä. Tähän saumaa Hawking on kirjoittanut artikkelinsa. Tapahtumahorisonttiakin hän kutsuu näkyvyyshorisontiksi (apparent horizon) tapahtumahorisontin (event horizon) sijaan. 

Hawking siis luopuu tapahtumahorisontista mutta ei tunnusta tuliseinääkään. Sanomattakin on selvää, että Polchinski ei lämpene Hawkingin ajatukselle. New Scientistille antamassaan lausunnossa Polchinski’n käsityksen mukaan Hawking vain korvaa tuliseinän kaaosseinällä, jotka voivat olla sama asia.

Huomautukset

[1] http://arxiv.org/abs/1401.5761

[2] tuliseinä olisi seuraus jos Hawkingin säteily ja informaation pakeneminen mustasta aukosta olisivat mahdollisia.