एका नव्या कृष्णविवर अभ्यासातून सूचित होते की शेवट पांढऱ्या विवरासारखा दिसू शकतो

कृष्णविवरांचे आयुष्य अपेक्षेपेक्षा अधिक विचित्र असू शकते

कृष्णविवरांना अनेकदा अंतिम एकमार्गी वस्तू मानले जाते: पदार्थ घटना क्षितिज ओलांडतो आणि कधीच परत येत नाही. ही कल्पना सामान्य सापेक्षतावादातून येते, जो कृष्णविवरांचे अवकाश-कालातील शास्त्रीयदृष्ट्या कायमस्वरूपी घटक म्हणून वर्णन करतो. पण क्वांटम भौतिकीने ही कथा खूप पूर्वीपासून गुंतागुंतीची केली आहे. हॉकिंग विकिरण सूचित करते की कृष्णविवरे हळूहळू वस्तुमान गमावू शकतात आणि अखेरीस वाष्पीभूत होऊ शकतात.

Universe Today मध्ये चर्चिलेला अलीकडील एक सैद्धांतिक अभ्यास ही क्वांटम कथा आणखी पुढे नेतो. हे कार्य घटना क्षितिजापासून दूर असताना अवकाश-काल अर्ध-शास्त्रीय राहतो अशा गृहितकांवर आधारित कृष्णविवराच्या किमान आयुष्याचा अभ्यास करते, आणि त्याच्या जवळ अधिक गुंतागुंतीच्या क्वांटम वर्तनाला परवानगी देते. त्यातून कृष्णविवर आयुष्याच्या नवीन खालच्या मर्यादेचा आणि त्यांच्या अस्तित्वाच्या शेवटच्या टप्प्यात कृष्णविवरे पांढऱ्या विवरासारखे वागणाऱ्या मेटास्टेबल अवस्थेत प्रवेश करू शकतात अशा सूचनेचा निष्कर्ष निघतो.

हॉकिंगचे मूळ चित्र अपूर्ण का आहे

स्टीफन हॉकिंग यांच्या मूळ गणनेत दाखवले गेले की कृष्णविवरे विकिरण उत्सर्जित करतात आणि म्हणून ती कायम जिवंत राहत नाहीत. साधारणपणे सांगायचे तर, क्वांटम परिणाम कणांना बाहेर पडण्याची संधी देतात, ज्यामुळे कृष्णविवर वस्तुमान गमावते. लहान कृष्णविवरे जलद विकिरण करतात, त्यामुळे वाष्पीकरणाची प्रक्रिया काळानुसार वेगाने होते.

पण हॉकिंगचा निकाल अर्ध-शास्त्रीय आहे. त्यात असे गृहित धरले जाते की क्वांटम दुरुस्ती इतकी लहान आहे की शास्त्रीय अवकाश-कालच अजूनही प्रमुख पार्श्वभूमी पुरवतो. कृष्णविवराचे वस्तुमान खूपच लहान झाले की हे गृहितक अधिकच संशयास्पद ठरते. सामान्य खगोलभौतिकीय कृष्णविवरांसाठी ही फारशी व्यावहारिक अडचण नाही, कारण त्यांचे आयुष्य विलक्षण लांब असते. पण आद्य कृष्णविवरांसाठी हा मुद्दा अधिक महत्त्वाचा ठरतो, कारण त्यांची वस्तुमाने खूपच लहान असू शकतात आणि त्यांचे आयुष्य विश्वविद्येतील व्यापक प्रश्नांशी संबंधित असते.

नवीन अभ्यास काय दावा करतो

स्रोतामध्ये वर्णन केलेला अभ्यास दोन गृहितकांपासून सुरू होतो: कृष्णविवरापासून दूर अवकाश-काल असिम्प्टोटिकरीत्या अर्ध-शास्त्रीय राहतो, आणि entanglement entropy चे परिणाम काळानुसार कमी होत जातात. या अटींसह, लेखक प्रारंभिक वस्तुमान M असलेल्या एका कृष्णविवरासाठी किमान आयुष्य M4 ला h-bar च्या तीन-अर्ध्या घाताने भागल्याइतके तरी असते असा निष्कर्ष काढतात.

तो निकाल आश्चर्यकारकरित्या सोपा म्हणून मांडला आहे. अधिक महत्त्वाचे म्हणजे, वाष्पीभूत होणाऱ्या कृष्णविवराचे अंतिम टप्प्यातील वर्तन केवळ अचानक अदृश्य होणे नसू शकते, हे तो स्पष्ट करतो. अभ्यास असा युक्तिवादही करतो की कृष्णविवरे पांढऱ्या विवरासारखी दिसणारी एक मेटास्टेबल रचना स्वीकारू शकतात.

पांढरी विवरे म्हणजे कृष्णविवरांची वेळ-उलट संकल्पनात्मक समकक्षे: अशी वस्तू ज्यातून पदार्थ आणि ऊर्जा आत पडण्याऐवजी बाहेर येऊ शकतात. ती दीर्घकाळापासून गुरुत्वाकर्षण सिद्धांताच्या कल्पनात्मक कोपऱ्यात आहेत, पण ती मुख्य प्रवाहातील निरीक्षणात्मक खगोलशास्त्राचा भाग नाहीत. इथला रस हा नाही की खगोलशास्त्रज्ञांना पांढरी विवरे सापडली आहेत, तर क्वांटम-गुरुत्व प्रेरित मॉडेल्स शेवटच्या टप्प्यात पांढऱ्या-विवरासारखी वैशिष्ट्ये असलेली वस्तू निर्माण करू शकतात, हा आहे.

या चर्चेत आद्य कृष्णविवरे का महत्त्वाची आहेत

ही चर्चा विशेषतः आद्य कृष्णविवरांसाठी महत्त्वाची आहे; ही प्रारंभीच्या विश्वात तयार झाली असावीत अशी काल्पनिक वस्तू आहेत आणि त्यांना कधीकधी अंधद्रव्याचे संभाव्य योगदानकर्ते म्हणून सुचवले गेले आहे. ही कृष्णविवरे तारकीय कृष्णविवरांपेक्षा खूपच कमी वस्तुमानाने सुरू होऊ शकतात, त्यामुळे आयुष्याच्या अंदाजात कोणतीही सुधारणा केल्यास संशोधक त्यांच्या संख्येबद्दल आणि वैश्विक भूमिकेबद्दल कसा विचार करतात यावर परिणाम होऊ शकतो.

हा अभ्यास आद्य कृष्णविवरे अंधद्रव्य बनवतात की नाही हे ठरवत नाही. मात्र, तो दाखवतो की आयुष्याचा प्रश्न फक्त शैक्षणिक मोजणीचा नाही. जर साध्या वाष्पीकरण अंदाजांपेक्षा कृष्णविवरे जास्त काळ टिकली, तर त्यांच्या विश्वीय उत्क्रांतीवरील ठसा देखील जुन्या अपेक्षांपेक्षा वेगळा असू शकतो.

हे काय बदलते, आणि काय नाही

हे कार्य अजूनही सैद्धांतिकच आहे आणि, स्रोतामध्ये सादर केल्याप्रमाणे, arXiv वर पोस्ट केलेले आहे. याचा अर्थ ते स्थापित निरीक्षणात्मक सत्यापेक्षा उद्बोधक भौतिकशास्त्र या श्रेणीत मोडते. तरीही, ते दीर्घकाळ चालत आलेल्या प्रश्नाला अधिक धारदार करते: क्वांटम परिणाम शास्त्रीय कृष्णविवराच्या प्रतिमेला टिकू न शकण्याइतके महत्त्वाचे झाले तर प्रत्यक्षात काय घडते?

या अभ्यासाचे मूल्य असे की तो पूर्ण क्वांटम गुरुत्वाचे ज्ञान गृहित न धरता त्या प्रश्नाचे उत्तर देण्याचा प्रयत्न करतो, जे भौतिकशास्त्रज्ञांकडे अजून नाही. व्यापक बंधनांमधून काम करून तो आयुष्याची खालची मर्यादा आणि पांढऱ्या-विवरासारख्या अंतिम अवस्थांकडे जाणारा मार्ग देतो.

जर हे चित्र पुढील परीक्षणात टिकले, तर कृष्णविवराचा अंतिम अध्याय स्वच्छ लोपासारखा कमी आणि काहीतरी अधिक विचित्र व अधिक दीर्घायुषी रूपात संक्रमणासारखा दिसू शकतो. यामुळे हॉकिंग विकिरणाचे खंडन होणार नाही. उलट ते अधिक खोल होईल, कारण वाष्पीकरण हा कृष्णविवरे कशी संपतात याच्या कथेचा फक्त एक भाग असू शकतो, असे ते सूचित करेल.

हा लेख Universe Today च्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.