Sorte huller og universer

Af Herbert F. Kristiansen den 22-04-2008

Illustration af: XMM-Newton/ESA/NASA

Da Einstein færdiggjorde sin almen relativitetsteori i 1916 var den på mange måder noget af det mest kompliceret med hensyn til teorier i fysik. Derfor van han meget glad og forbløffet over, at den tyske fysiker Karl Schwarzchild (1873-1916) udgav de første eksakte løsninger til hans feltligninger. En en af konsekvenserne for disse løsninger var at de gav anledninger til et objekt hvis tyngdkraft var så massiv, at alt hvad der passeret indenfor en given radius - den såkaldte begivenhedshorisont - ikke ville kunne undslippe dette objekt - ikke engang lys! Dette objekt kaldes for et sort hul.

Hvordan skabes et sort hul? Ifølge Schwarzchild løsninger til Einsteins ligninger så vil en stjerne kunne det et sort hul hvis blot dog den er massiv nok til at starte med. De massive stjerne der kan lave sorte huller er de røde kæmpe stjerner der eksploderer som supernovaer. Solen er en mellemklasse stjerne hvis masse ikke er stor nok til, at kunne danne et sort hul men måske en "hvid dværg stjerne".

I eksplosionsøjeblikket slynges de ydre lag ud mens stjernens kernen kollapser til et objekt med en større densitet. Et af disse objekter kunne eksempelvis være en neutronstjerne eller for den sags skyld en kvarkstjerne. Men er stjernen til at starte med meget massiv så vil kernen kunne kollapse så voldsomt, at materien i kernen vil blive presset sammen til et objekt hvis densitet er uendelig - sådanne et objekt kaldes for en singularitet og i en sfære omkring singulariten har man begivenhedshorisonten.      

Siden Schwarzchild løste Einsteins ligninger er der kommet mange undersøgelser af sådanne objekter og de mest fantastiske af dem vedrøre sammenhænge med universet som helhed. Disse teorier er opstået på baggrund af datidens og nutidens største problem nemlig, at forene kvantemekanikken med relativitetsteorien. En af disse teorier kaldes for Loop Quantum Gravity (LQG) der postulerer, at rumtiden i de helt små skala'er - dvs. i den såkaldte Planck afstand - i virkeligheden er kvantificeret.

Da Christian Böhmer og Kelvin Vadersloot fra Universitet i Portsmouth i UK undersøgte LQG's ligninger for sorte huller som helhed og ikke mindst hvad der sker for materien ved singulariteten, fandt de ud af at der var noget der forhindret materien i, at klumpe sig sammen. Tidligere studier med LQG har dog vist det samme men det enestestående ved deres løsninger var, at det gav et såkaldt "Nariai univers" dvs. et univers der kan kun kan udvide sig i en retning.

Dette betyder, at materien inde i det sort hul vil udvide sig for evigt tiltrods for det sorte huls endelige størrelse der er bestemt ved dets begivenhedshorisont. Ergo har vi her et univers i et sort hul. Problemet er dog at sådanne universer er ustabile hvilket betyder, at de enten vil kollapse eller blive til et såkaldt "de Sitter univers" som vores eget og vil igen indholde sorte huller. Dette giver derfor et univers med universer og deres universer i en uendelighed...   

Original artikel:
http://space.newscientist.com/article/dn12853-black-holes-may-harbour-their-own-universes.html


Diskussion

Name

Email

Comments