



















|
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).
|