Όποιος έχει διαβάσει έστω και λίγο για τον Στίβεν Χόκινγκ δεν μπορεί παρά να υποκλιθεί στη μεγαλοφυία του και στην θέλησή του να προσφέρει στην ανθρωπότητα και την επιστήμη του παρά τα σκληρά χτυπήματα που του επεφύλαξε η ζωή. Αυτό, όμως, δεν σημαίνει ότι είναι και αλάνθαστος. Για την ακρίβεια, μια από τις σημαντικότερες θεωρίες που είχε διατυπώσει ο τεράστιος αστροφυσικός, μαζί με δύο άλλους λαμπρούς επιστήμονες, ότι οι «ακραίες» μαύρες τρύπες δεν υπάρχουν στο σύμπαν, απλούστατα διότι δεν υπάρχουν οι προϋποθέσεις να δημιουργηθούν, κατέρρευσε. Μαθηματικοί ήταν εκείνοι που απέδειξαν με κάθε βεβαιότητα ότι «ακραίες» μαύρες τρύπες είναι δυνατόν να υπάρξουν στο σύμπαν, και μάλιστα προσθέτουν στην ισορροπία του.
Οι μαύρες τρύπες είναι τα αινιγματικά άκρα του σύμπαντος. Μέσα τους, η ύλη είναι τόσο σφιχτά συσκευασμένη που, σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει. Για δεκαετίες, οι φυσικοί και οι μαθηματικοί τα χρησιμοποιούσαν για να διερευνήσουν τα όρια των ιδεών τους σχετικά με τη βαρύτητα, τον χώρο και τον χρόνο.
Αλλά ακόμη και οι μαύρες τρύπες έχουν όρια, όπως περιστρέφονται στο διάστημα. Καθώς η ύλη πέφτει μέσα τους, αρχίζουν να περιστρέφονται πιο γρήγορα. Αν αυτό το υλικό έχει φορτίο, φορτίζονται επίσης ηλεκτρικά. Κατ ‘αρχήν, μια μαύρη τρύπα μπορεί να φτάσει σε ένα σημείο όπου έχει όσο φορτίο ή στροβιλισμό μπορεί, δεδομένης της μάζας της. Μια τέτοια μαύρη τρύπα ονομάζεται “ακραία”, δηλαδή το άκρο των άκρων.
Αυτές οι μαύρες τρύπες έχουν μερικές περίεργες ιδιότητες. Συγκεκριμένα, η λεγόμενη επιφανειακή βαρύτητα στο όριο μιας τέτοιας μαύρης τρύπας είναι μηδέν. Είναι μια μαύρη τρύπα της οποίας η επιφάνεια δεν μπορεί να έλκει πια τίποτα. Αλλά δεν μπορεί να αφήσει και τίποτα να ξεφύγει.
Το 1973 οι εξέχοντες φυσικοί Στίβεν Χόκινγκ, Τζέιμς Μπαρντίν και Μπράντον Κάρτερ υποστήριξαν ότι οι ακραίες μαύρες τρύπες δεν μπορούν να υπάρχουν στον πραγματικό κόσμο, διότι απλά δεν υπάρχει τρόπος για να σχηματιστούν. Ωστόσο, τα τελευταία 50 χρόνια, οι ακραίες μαύρες τρύπες έχουν χρησιμεύσει ως χρήσιμα μοντέλα στη θεωρητική φυσική.
Πριν από λίγες ημέρες, όμως, δύο μαθηματικοί απέδειξαν ότι ο Χόκινγκ και οι συνάδελφοί του έκαναν λάθος. Η νέα εργασία, που φέρει την υπογραφή του Κρίστοφ Κέλε από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) και του Ράιαν Ούνγκερ του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ δείχνει ότι δεν υπάρχει τίποτα στους γνωστούς μας νόμους της φυσικής που να εμποδίζει το σχηματισμό μια ακραίας μαύρης τρύπας. Στις αποδείξεις αυτές εμπλέκεται κι ένας Έλληνας επιστήμονας, ο Μιχάλης Δαφέρμος, μαθηματικός στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον και διδακτορικός σύμβουλος των Κέλε και Ούνγκερ.
Η θεωρία για τις μαύρες τρύπες που ποτέ δεν αποδείχτηκε
Το 1973, οι τρεις επιστήμονες εισήγαγαν τέσσερις νόμους σχετικά με τη συμπεριφορά των μαύρων τρυπών. Μοιάζουν με τους τέσσερις από καιρό καθιερωμένους νόμους της θερμοδυναμικής. Στην εργασία τους, οι φυσικοί απέδειξαν τους τρεις πρώτους νόμους της θερμοδυναμικής της μαύρης τρύπας: το μηδέν, το πρώτο και το δεύτερο. Κατ’ επέκταση, υπέθεσαν ότι ο τρίτος νόμος (όπως ο τυπικός αντίστοιχός του θερμοδυναμικής) θα ήταν επίσης αληθινός, παρόλο που δεν ήταν ακόμη σε θέση να τον αποδείξουν.
Αυτός ο νόμος όριζε ότι η επιφανειακή βαρύτητα μιας μαύρης τρύπας δεν μπορεί να μειωθεί στο μηδέν σε ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα. Δηλαδή, με άλλα λόγια, ότι δεν υπάρχει τρόπος να δημιουργηθεί μια ακραία μαύρη τρύπα. Για να υποστηρίξει τον ισχυρισμό τους, το τρίο υποστήριξε ότι οποιαδήποτε διαδικασία θα επέτρεπε στο φορτίο ή ο στροβιλισμός μιας μαύρης τρύπας να φτάσει στο ακραίο όριο θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει στην εξαφάνιση.
Ο Κέλε και ο Ούνγκερ δεν ξεκίνησαν να βρουν ακραίες μαύρες τρύπες. Σκόνταψαν πάνω τους εντελώς τυχαία. Μελετούσαν τον σχηματισμό ηλεκτρικά φορτισμένων μαύρων τρυπών. Ο Δαφέρμος αναγνώρισε ότι οι πρώην μαθητές του είχαν αποκαλύψει ένα αντιπαράδειγμα στον τρίτο νόμο των Μπαρντίν, Κάρτερ και Χόκινγκ: Είχαν δείξει ότι μπορούσαν πράγματι να μετατρέψουν μια τυπική μαύρη τρύπα σε ακραία μέσα σε ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα.
Οι Kehle και Unger ξεκίνησαν με μια μαύρη τρύπα που δεν περιστρέφεται και δεν έχει φορτίο και μοντελοποίησαν τι θα μπορούσε να συμβεί αν τοποθετηθεί σε ένα απλοποιημένο περιβάλλον που ονομάζεται βαθμωτό πεδίο, το οποίο υποθέτει ένα φόντο ομοιόμορφα φορτισμένων σωματιδίων. Αυτοί οι παλμοί συνεισέφεραν επίσης ηλεκτρομαγνητική ενέργεια στη μαύρη τρύπα, η οποία προστέθηκε στη μάζα της.
Αφού συζήτησαν το αποτέλεσμά τους με τον Δαφέρμο, κατασκεύασαν επίσης δύο άλλες λύσεις στις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν που περιλάμβαναν διαφορετικούς τρόπους προσθήκης φορτίου σε μια μαύρη τρύπα. Έχοντας διαψεύσει την υπόθεση των τριών επιστημόνων πριν από μισό αιώνα, αναφώνησαν χαρακτηριστικά «ο τρίτος νόμος είναι νεκρός».
Το ζευγάρι των επισημόνων έδειξε επίσης ότι ο σχηματισμός μιας ακραίας μαύρης τρύπας δεν θα άνοιγε την πόρτα σε μια γυμνή ιδιομορφία, όπως φοβόντουσαν οι φυσικοί. Αντίθετα, οι ακραίες μαύρες τρύπες φαίνεται να βρίσκονται σε ένα κρίσιμο όριο: Προσθέστε τη σωστή ποσότητα φορτίου σε ένα πυκνό νέφος φορτισμένης ύλης και θα καταρρεύσει για να σχηματίσει μια ακραία μαύρη τρύπα. Προσθέστε περισσότερα από αυτό, και αντί να καταρρεύσει σε μια γυμνή ιδιομορφία, το σύννεφο θα διασκορπιστεί. Δεν θα σχηματιστεί καθόλου μαύρη τρύπα.
