Sciencemag.cz
Related Articles
Gravitační hvězdy (gravastary) představují (výrazně menšinovou) alternativu k černým dírám, bez singularity.
Černé díry samy o sobě jsou pro fyziku i nadále velkou výzvou. Jak se může 10 miliard hmotností Slunce soustředit do jediného nepatrného bodu? Jak může být časoprostor v tomto bodě, v singularitě, nekonečně zakřivený? V této fázi přestávají platit fyzikální zákony, což znemožňuje předpovědět, co se stane. Navíc černé díry skrývají veškeré informace před pozorovatelem svým horizontem událostí.
Je tedy možné, že černé díry jsou ve skutečnosti zcela odlišné objekty, například ultrakompaktní hvězdy označované jako gravastary. Kromě běžné hmoty přítomné v jejich vnějších vrstvách by byly naplněny temnou energií, která vyvíjí tlak směrem ven a stabilizuje jejich hmotu, která by se jinak chtěla zhroutit. Gravastary jsou (v určitém ohledu) pro fyziky přijatelnější než černé díry, protože nemají singularitu ani horizont událostí, a přesto jsou téměř stejně hmotné a kompaktní jako černé díry. Nejasné však zůstávalo, jak by se takové gravastary mohly v praxi vytvořit. (Poznámky PH: Gravastary původně byly navrženy bez horizontu událostí, nicméně zvenku by vypadaly skoro stejně jako černá díra; v některých modelech mají i přímo „efektivní horizont“.)
Daniel Jampolski a Luciano Rezzolla z Goethe University ve Frankfurtu nad Mohanem nyní představili dynamické řešení rovnic pole obecné relativity popisující kolaps hvězdy, který by mohl vést ke vzniku takové gravastary. Řešení ukázalo, že kolaps může vyvolat vznik minivesmíru uvnitř kolabující hmoty, který se příliš neliší od velkého třesku, z něhož vzešel náš vesmír (poznámka: to se také objevovalo už na počátku úvah o gravastarech, že totiž vesmír může být uzavřen v něčem na způsob gravastaru). Stejně jako náš vlastní vesmír je i expanze expanze minivesmíru v gravastaru poháněna temnou energií.
Tímto způsobem expanze nového vesmíru působí proti gravitačním silám a zastavuje kolaps hvězdy dříve, než se stačí vytvořit černá díra. V tomto procesu se mezi expandujícím minivesmírem a kolabující hmotou ustaví rovnováha, a právě ta vede ke vzniku stabilního gravastaru. Tímto řešením v rámci obecné relativity poskytli frankfurtští fyzici odpověď na otázku, o které vědci diskutují již 25 let: Jak mohou gravastary vznikat při kolapsu běžné hmoty?
Jampolski uvádí: „Velký třesk vznikajícího vesmíru může nastat až ve chvíli, kdy se hvězda již zhroutila téměř do podoby černé díry.“ Nevyřešené chování extrémně stlačené hmoty ponechává prostor pro novou fyziku: „Je snazší si představit, že k velkému třesku dochází až ve velmi pozdní fázi, kdy je hmota již extrémně stlačena, což vede ke vzniku nových jevů.“
A Rezzolla k tomu dodává, že Hledání alternativ k černým dírám neznamená skepsi k jejich existenci. Černé díry stále představují nejpřirozenější a nejjednodušší řešení vývoje gravitačního kolapsu. Nicméně i exotičtější interpretace stojí za pozornost, nakonec klidně mohou být zítra mainstreamem. Nebylo by to poprvé.
Daniel Jampolski et al, Formation of gravastars, Physical Review D (2026). DOI: 10.1103/c6lw-nx7k. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2509.15302
Zdroj: Goethe University Frankfurt nad Mohanem / Phys.irg, přeloženo / zkráceno
