Forskning_om_svarta_hal.gif (3293 bytes)



















Maskhål

 

Forskning kring svarta hål har under lång tid varit något av det mest prestigefulla som en teoretisk fysiker kan hålla på med. Många av de främsta hjärnorna inom det vetenskapliga samhället har varit involverade med forskning kring dessa objekt. Den största delen av teorin har tagits fram i USA, Sovjetunionen och England. Under Andra Världskriget så startades jättelika projekt i USA och Sovjetunionen för att först ta fram atombomben och sedan vätebomben. När detta var gjort i mitten på 1950-talet övergick många av forskarna till att studera teorin om svarta hål eftersom skillnaden mellan fysiken i en atombomb och i ett svart hål inte är särskilt stor. I båda fallen måste man ta hänsyn till relativistiska effekter. Sedan 1940-talet har datorn spelat en fundamental roll inom svartahålsforskningen och nu är den viktigare än någonsin eftersom det är allt mer komplicerade fenomen som man vill studera. Dessutom har många av de största frågorna kring fysiken i isolerade svarta hål fått svar och man har mer gått över till att studera objektens samverkan med den omgivande materien. Numera är det dock genom strängteorin som många av problemen studeras.

Vilka är då de största aktuella problemen inom forskningen om svarta hål?

  • Kosmisk censur: Kan nakna singulariteter bildas, d v s svarta hål som inte har någon händelsehorisont utanför singulariteten? Om så inte är fallet, varför hindrar då naturen utomstående observatörer från att se singulariteten? Roger Penrose ställde i slutet på 1960-talet upp en konjektur om att naturen alltid hindrar omvärlden från att direkt se själva singulariteten och sedan kunna ta med sig informationen om denna utanför det svarta hålets gravitationsfält. Den 24 september år 1991 så slog Stephen Hawking vad med John Preskill och Kip Thorne där Hawking inte trodde att klassiska nakna singulariteter kan bildas medan Preskill och Thorne trodde motsatsen. Vinnaren skulle få en T-shirt för att följa deras nakenhet med lämpligt tryck. Det har fortfarande inte lagts fram något giltigt analytiskt bevis varken för att det är så eller motsatsen men år 1991 så visade Stephen Hawking att det troligen kan bildas mikroskopiska nakna singulariteter. Anledningen till att Preskill och Thorne vann vadet redan då var att det inte är ren klassisk relativitetsteori som orsakar dessa nakna minisingulariteter utan kvantmekanisk fysik. Simuleringar gjorda av Saul Teukolsky och Stuart Shapiro vid Cornell University år 1991 visar dock att nakna singulariteter troligen kan bildas även på makroskopiska nivåer, d v s med ren relativitetsteori. Dessa är dock instabila och vid minsta störning så försvinner den nakna singulariteten. I februari år 1997 så erkände Stephen Hawking att han trots allt hade förlorat vadet från år 1991 och Preskill samt Thorne fick sina två T-shirtar som numera täcker deras nakenhet...
  • Gravitationsvågor: Sedan något årtionde tillbaka försöker man att experimentellt detektera gravitationsvågor. Jättelika projekt, bl a LIGO, pågår runt om i världen för att kunna detektera dessa med hjälp av interferensmetoder baserade på lasrar. Genom att studera gravitationsvågorna från massiva objekt skulle man kunna lära sig mycket om dessa objekt. Tillräckligt kraftiga gravitationsvågor uppträder dock troligtvis bara när neutronstjärnor eller svarta hål kolliderar.
  • Ansamlingsskivor: En ganska stor del av den forskning som görs har att göra med hur de svarta hålen samverkar med dess omgivning och formar ansamlingsskivor. Dessas egenskaper är av fundamental betydelse för att kunna tolka de bilder som tas med moderna teleskop på galaxer innehållande misstänkta svarta hål. ADAF (Advection-Dominated Accretion Flow) är numera ett populärt begrepp.
  • Kvantgravitation: För att ännu bättre förstå vad som händer inuti svarta hål och hur Universums födelse gick till, men även möjligen för att förstå hur hjärnan fungerar, så måste kvantmekaniken inkorporeras med den allmänna relativitetsteorin. Enorm möda har lagts ned på att göra detta (redan Einstein arbetade med detta) men ännu så har man inte lyckats med några större genombrott. Mycket lovande är dock strängteorin som har gett resultat inom informationsparadoxen och om revor i rumstiden kan skapas som tillåter resor genom denna. Ett utmärkt teoretiskt laboratorium för att utforska dessa lagar hos denna förhoppningsvis slutgiltiga teori är just svarta hål.
  • Informationsparadoxen: Försvinner verkligen information för evigt när den faller ned i ett svart hål? Stephen Hawking tror det men frågan är absolut inte uppklarad. Forskare som Leonard Susskind och Gerard t'Hooft tror inte att informationen försvinner för evigt, eftersom det skulle bryta mot kvantmekanikens lagar, utan att informationen lagras "krypterad" på händelsehorisonten i form av enormt tidsdilerade strängar som annars rör sig otroligt snabbt (se membranparadigmet). Strängteori används för att lösa denna paradox. Vinnare verkar Susskind vara över Hawking.

Numera är några av de största forskningscentren koncentrerade till Princeton (Edward Witten), Cambridge (Hawking), Oxford (Penrose), Caltech (Thorne, Schwarz), Cornell (Shapiro & Teukolsky), Stanford (Leonard Susskind), Köpenhamn (Novikov) och Göteborg (Marek Abramowicz).

Tillbaka till Kosmologikas hemsida Nästa sida