PREMA novom radu međunarodnog tima fizičara, objavljenom na platformi arXiv, mjehuri pravog vakuuma koji nastaju između dviju crnih rupa koje se sjedinjuju mogli bi uništiti svemir.

Da bi se to dogodilo, jedan od tih mjehura morao bi pobjeći golemoj gravitacijskoj sili crnih rupa.

Srazovi crnih rupa nisu iznimno rijetki. Nekoliko njih zabilježili su detektori VIRGO i LIGO. Znanstvenici su nedavno pomoću Vrlo velikog teleskopa Europskog južnog opservatorija (ESO) otkrili najbliži par supermasivnih crnih rupa koji je nastao spajanjem dviju galaksija. On se nalazi u galaksiji NGC 7727 u zviježđu Vodenjaka, na udaljenosti oko 89 milijuna svjetlosnih godina. Pretpostavlja se da bi se ove dvije supermasivne crne rupe mogle spojiti kroz 250 milijuna godina.

Mjehurići pravog vakuuma

Fizika čestica sugerira da naš svemir vjerojatno nije u najnižem mogućem energetskom stanju, već u stanju "lažnog vakuuma" koji je "metastabilan".

"Otkriće Higgsovog bozona u LHC-u (velikom hadronskom sudaraču u Švicarskoj, op.a.) bilo je potvrda standardnog modela fizike i pružilo je uzbudljivu priliku za razumijevanje svojstava elektroslabe interakcije", pišu u uvodu autori.

"Konkretno, pokazano je da postoji vakuum niže energije, stanje u kojem elektroslabi vakuum na kraju može kolabirati", dodaju znanstvenici.

Kada bi dio uobičajenog elektroslabog vakuuma prešao u stanje pravog vakuuma, zakoni fizike kakve poznajemo u tom mjehuriću više ne bi funkcionirali, a on bi se potom širio brzinom blizu brzine svjetlosti i na kraju bi progutao sve.

Mjehurići pravog vakuuma između dvije crne rupe

Ranija teorijska istraživanja sugerirala su da mjehurići pravog vakuuma, koji će se vjerojatno generirati zahvaljujući ekstremnoj gravitaciji kakva prevladava u blizini crnih rupa, neće rezultirati takvim apokaliptičnim scenarijem ako mjehurići brzo upadnu u crnu rupu. No fizičari iz Manhattan Collegea u New Yorku istražili su što bi se dogodilo da se oni formiraju u području između dvije crne rupe koje se spremaju sudariti.

"Ovdje se gravitacijske sile balansiraju s dvije strane tako da mjehurić može postojati neko vrijeme, razapet između dvije crne rupe koje se približavaju jedna drugoj", tumači Rostislav Konoplich, glavni autor studije.

Površina tako stvorenih mjehurića nalikovala bi onoj običnih mjehurića od sapunice, no ako bi se dva ili tri takva mjehurića sudarila, kontaktna površina mogla bi postati beskonačno gusta i formirati mikro crnu rupu. Zbog fenomena zvanog Hawkingovo zračenje ove bi male crne rupe emitirale nasumične mješavine čestica i vrlo brzo bi isparile. Cijeli proces mogao bi potrajati samo deset milisekundi prije nego što se dvije glavne crne rupe sudare i progutaju mjehuriće i mikro crne rupe na svom putu.

Međutim, ogromne crne rupe u srazu, koje bi omogućile stvaranje ovih hipotetskih mjehurića pravog vakuuma, ne bi ih nužno morale usisati.

"Kada jednom nastanu, one bi se mogle početi širiti brzinom koja bi ubrzo mogla dosegnuti brzinu svjetlosti", kaže Ruth Gregory, fizičarka i matematičarka s King’s Collegea u Londonu.

"Stoga, ako bi se mjehurići našli izvan horizonta događaja, mogli bi se nastaviti širiti umjesto da padnu u njega", dodala je.

Horizont događaja je područje iz kojeg ništa ne može pobjeći moćnoj sili gravitacije crne rupe, čak ni svjetlost. Unutar tog područja sve, uključujući i materiju i svjetlost, upada u crnu rupu, dok izvan njega još uvijek može pobjeći.

Prema autorima studije, takav bi scenarij doveo do potpunog uništenja svemira. No činjenica da se to nije dogodilo u gotovo 14 milijardi godina, koliko postoji naš svemir, sugerira da su ti mjehurići iznimno rijetki, ako uopće postoje.

Autori ističu da bi nastanak mikro crnih rupa u takvim scenarijima bilo moguće otkriti zbog njihova zračenja. Takva detekcija dokazala bi da pretpostavka da je naš svemir metastabilan nije samo hipoteza. To bi pak omogućilo važan uvid u njegovu temeljnu prirodu, o kojoj teoretski fizičari još uvijek raspravljaju.

Zašto svemir ne kolabira?

Još od otkrića Higgsovog bozona 2012. godine fizičari znaju da prazan prostor sadrži "Higgsovo polje", koje je pomalo nalik električnom polju (postoje važne razlike između tih polja, ali čisto za ilustraciju). Ono se sastoji od Higgsovih bozona koji virtualno vrebaju u vakuumu. Druge fundamentalne čestice, kao što su elektroni i kvarkovi, dobivaju masu tako što stupaju u interakciju s Higgsovim poljem. Međutim, izračuni koji se temelje na standardnom modelu fizike čestica i masi Higgsova bozona pokazali su da Higgsovo polje možda nije u svom stabilnom, najnižem energetskom stanju. Ono bi moglo postići mnogo nižu energiju kada bi postalo mnogo snažnije. Taj skok prema nižoj energiji trebao bi neizbježno uzrokovati kolaps vakuuma i izbrisati svemir.

Nameće se pitanje zašto se taj kolaps do sada nije dogodio. Neki znanstvenici smatraju da se to možda dogodilo u nekom svemiru u njegovoj evoluciji. Naime, da se dogodilo u našem svemiru, nas ne bi bilo, pa ne bismo mogli ni postaviti takvo pitanje.

Osim toga, izračuni su pokazali da bi Higgsovo polje moralo proći kroz ogromnu energetsku barijeru, kroz proces poznat kao kvantno tuneliranje, kako bi došlo do stanja niže energije, odnosno do "pravog vakuuma". Ta barijera toliko je velika da bi vjerojatno trebalo proći mnogo, mnogo više vremena nego što je starost našeg svemira da bi se prijelaz dogodio. Dakle, teoretičari su se uglavnom složili da je Higgsovo polje u metastabilnom stanju, privremeno zaglavljeno u stanju lažnog vakuuma, ali da u praktičnom smislu nema razloga za brigu iako se kolaps u načelu može dogoditi.