Astrofyzikové dosud teoreticky předpokládali existenci černých děr, jejichž vznik se způsoben extrémně vysokou koncentrací samotného světla.
Uvažovalo se, že tyto zvláštní černé díry by mohly souviset s astronomickými/kosmologickými jevy, jako je temná hmota, a dokonce byly navrhovány jako zdroj energie hypotetických motorů kosmických lodí daleké budoucnosti.
Nový teoretický výzkum týmu vědců z University of Waterloo a Universidad Complutense de Madrid však ukazuje, že tyto černé díry jsou v našem současném vesmíru nemožné.
„Protože podle Einsteinovy obecné teorie relativity jakýkoli druh energie zakřivuje časoprostor, dlouho se spekulovalo, že obrovská koncentrace energie v podobě světla by mohla vést k podobnému kolapsu /jako u hmotných hvězd apod./. Tato předpověď však byla vyslovena bez ohledu na kvantové efekty,“ uvádí spoluautor nové studie Eduardo Martín-Martínez.
Vědci nyní sestavili matematický model zohledňující kvantové efekty, který prokázal, že koncentrace světla potřebná ke vzniku těchto černých děr by byla o desítky řádů větší než koncentrace pozorovaná u kvazarů, nejjasnějších objektů v našem vesmíru.
Dlouho předtím, než byste mohli dosáhnout takové intenzity světla, by nejprve došlo k určitým kvantovým efektům. Tak silná koncentrace světla by vedla ke spontánní tvorbě částic, jako jsou páry elektron-pozitron, které by se velmi rychle vzdalovaly od dané oblasti.
„Naše výsledky jsou důsledkem jevu zvaného ‚polarizace vakua‘ a Schwingerova jevu, a přestože jejich vysvětlení několika slovy může být náročné, je užitečné o nich uvažovat takto: Jev, který jsme předpověděli a který by zabránil vzniku černých děr ze světla, se v mnoha ohledech podobá opačnému jevu, anihilaci hmoty a antihmoty, k němuž dochází při snímání PET. Při velké koncentraci fotonů se mohou rozpadnout na páry elektron-pozitron, které se rychle rozptýlí a odnesou si s sebou energii, což zabrání gravitačnímu kolapsu.“
Álvaro Álvarez-Domínguez et al, No black holes from light, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2405.02389
Zdroj: University of Waterloo / Phys.org