Gaură neagră (simulare computerizată)

Găurile negre sunt printre cele mai fascinante şi misterioase obiecte din Univers. Nimeni nu ştie ce se găseşte în interiorul acestora, chiar dacă au fost avansate mai multe ipoteze, dintre care unele foarte îndrăzneţe. Stephen Hawking, unul dintre cei mai faimoşi oameni de ştiinţă astăzi, cel care a propus existenţa (neconfirmată încă experimental) a aşa-numitei “radiaţiei Hawking”, radiaţia emisă de găurile negre, susţine că tocmai această radiaţie ar putea să alimenteze Terra cu energie care să provină de la o gaură neagră care orbitează în jurul planetei noastre.



Găurile negre, a căror existenţa a fost prevăzută de teoria relativităţii generale a lui Einstein, sunt obiecte extreme: forţa gravitaţională este atât de intensă, încât nici măcar lumina nu mai poate ieşi din interiorul acestora. Au fost descoperite multe găuri negre, prin studiul radiaţiei emise de obiectele ce cad în interiorul acestora. Una chiar în centrul galaxiei noastre, cu masă de circa 4 milioane de ori mai mare ca cea a Soarelui. În Univers au fost inclusiv descoperite găuri negre enorme – cu masă de miliarde de ori cea a Soarelui. Prima dovadă concludentă a existenţei găurilor negre a venit la "pachet" cu descoperirea undelor gravitaţionale (anunţată pe 11 februarie 2016), descoperire care la bază efectele cosmice ale fuziunii a două găuri negre.


În 1974 Stephen Hawking a demonstrat teoretic existenţa unei radiaţii, radiaţia Hawking, care ar fi emise de către găurile negre în urma unor fenomene cuantice (În proximitatea găurilor negre, ca, de altfel, pretutindeni în spaţiu, apar şi dispar perechi de particule virtuale (materie şi antimaterie). Atunci când una dintre particule este atrasă în gaura neagră, perechea este şi ea atrasă ori poate scăpa. Aceste particule care rămân fără pereche, dar scapă atracţiei găurii negre, formează radiaţia Hawking. n.red.).

 


Stephen Hawking

 

Pentru găurile negre cu masă mică această radiaţie ar duce la evaporarea acestora într-o perioada scurtă de timp (vezi aici detalii privind fenomenul pierderii de masă prin intermediul radiaţiei Hawking). Găurile negre masive s-ar evapora în perioade foarte lungi, însă din cauza faptului că acestea continuă să absoarbă materie şi energie (de exemplu radiaţia cosmică de fond) practic efectul este neglijabil.

Ce s-ar întâmpla însă cu o gaură neagră cu o dimensiune relativ redusă, să zicem cea a unui munte? Aceasta ar emite o radiaţie (raze X şi gama) cu o putere echivalentă a circa 10 milioane de megawaţi – suficientă pentru a alimenta întreagă planetă cu energie electrică.

Hawking, în cadrul unei „lecţii” la BBC, „Reith Lectures”,  a susţinut că o gaură neagră cu dimensiunea egală cu cea a unui munte în orbită în jurul planetei ar putea alimenta Terra cu energie pe o durată de timp extrem de lungă.

Problema este însă că nimeni nu a văzut până acum o astfel de gaură neagră şi nu ştim dacă există. Teoretic, găuri negre de acest gen ar fi putut lua naştere imediat după Big Bang şi ar putea încă exista şi în prezent. Chiar dacă am observa astfel de găuri negre, poziţionarea lor în orbită în jurul Pământului ar fi o problemă extrem de complexă. În plus, transformarea radiaţiei lui Hawking în energie electrică nu este simplă şi, mai mult, noi ar trebui să identificăm metode eficiente de protecţie împotriva radiaţiei, care ar fi periculoasă pentru sănătate.

Dar am putea demonstra existenţa găurilor negre minuscule? Teoretic, acestea ar putea lua naştere la acceleratorul de la Geneva, Large Hadron Collider (LHC), în urma ciocnirilor dintre fasciculele de protoni cu energii foarte mari. Găurile negre la LHC s-ar forma dacă există mai multe dimensiuni decât cele 3+1 (spaţiu-timp) pe care le cunoaştem. Existenţa extra-dimensiunilor ar favoriza deci formarea găurilor negre, întrucât gravitaţia se propagă în aceste extradimensiuni (spre deosebire de radiaţia electromagnetică) şi devine mult mai intensă. Teorii precum cea a corzilor (string theory), care nu este acceptată deocamdată de fizicieni, în lipsa unor dovezi experimentale, prevăd existența a 10 sau 11 dimensiuni.

Dacă într-adevăr o mini-gaură neagră ar lua naştere la LHC, cât ar supravieţui aceasta până să se evapore în urmă radiaţiei Hawking emise? Durata de viaţă a unei astfel de mini-găuri negre ar fi de circa 10-23 de secunde! Infimă! Observarea unei găuri negre microscopice ar fi însă importantă, întrucât ne-ar ajuta să înţelegem mai bine cum funcţionează acestea şi ne-ar îndruma spre teoria care le-ar putea descrie. Teoria gravitaţiei cuantice este într-un fel sfântul Graal al fizicii moderne.

Vor deveni în viitor găurile negre noile centrale electrice? Greu de spus şi greu de imaginat. Însă acum 100 de ani inclusiv energia nucleară erau greu, dacă nu imposibil, de imaginat.