Svar­te hull

Stephen Hawking - Et sinn uten grenser - - Innhold - AV MARCUS CHOWN

Haw­kings ar­beid med sin­gu­la­ri­te­ter før­te til slutt til stu­di­er av dis­se mys­tis­ke, de­struk­ti­ve fe­no­me­ne­ne som er strødd over hele uni­ver­set.

So­la er ikke varm. De av­døde har egent­lig ikke for­latt livet. Alle som kan snu opp-ned på ho­ved­trek­ket ved det vi vet om noe be­stemt, vil sik­re seg en plass i his­to­ri­en. Og det var nett­opp det Step­hen Haw­king gjor­de i 1974, da han i strid med alle for­vent­nin­ger vis­te at svar­te hull ikke er svar­te. Svar­te hull er en kon­se­kvens av Ein­steins ge­ne­rel­le re­la­ti­vi­tets­te­ori, som han kunn­gjor­de for ver­den i en se­rie fore­drag i Ber­lin i no­vem­ber 1915. Isaac New­ton fore­stil­te seg gra­vi­ta­sjo­nen som en kraft, et usyn­lig tjor som bandt Jor­da til So­la og holdt klo­den på plass i krets­lø­pet, men Ein­stein vis­te at det­te var galt. Det fin­nes in­gen slik kraft. I ste­det vil en mas­se som So­la ska­pe et dal­søkk i rom­ti­den rundt seg, og Jor­das na­tur­li­ge be­ve­gel­se er å kret­se rundt de øvre skrå­nin­ge­ne i dal­søk­ket som en ru­lett­kule rundt et ru­lett­hjul.

Den ame­ri­kans­ke fy­si­ke­ren John Whe­e­ler kok­te Ein­steins teori ned til et en­kelt ut­sagn: «Mas­se be­stem­mer hvor­dan rom­ti­den skal krum­me seg, og krum rom­tid be­stem­mer hvor­dan mas­se skal be­ve­ge seg.» Vi opp­fat­ter ikke krum­nin­gen i rom­ti­den, si­den den for­ut­set­ter fire di­men­sjo­ner, mens vi er skar­ve tre­di­men­sjo­na­le ve­se­ner. Det var der­for et geni som Ein­stein måt­te til for å opp­da­ge fe­no­me­net.

Ein­steins teori er­stat­ter den ens­li­ge lig­nin­gen i New­tons uni­ver­sa­le tyngde­kraft­te­ori med ti lig­nin­ger. Der­for blir det uhy­re vans­ke­lig å fin­ne løs­nin­ger – hvil­ken fa­song en viss for­de­ling av ma­te­rie og der­med mas­se gir rom­ti­den. Så vans­ke­lig at den som fin­ner en løs­ning uten vi­de­re får nav­net sitt knyt­tet til den. Men det fan­tas­tis­ke var at en mann fant en løs­ning al­le­re­de noen må­ne­der etter at den ge­ne­rel­le re­la­ti­vi­tets­te­ori­en ble pub­li­sert.

Karl Schwarz­schild var en tysk jøde som vil­le vise anti­se­mit­te­ne at også jø­der var pa­trio­tis­ke.

Der­for ver­vet han seg i for­sva­ret så snart førs­te ver­dens­krig be­gyn­te, selv om han var 40 år gam­mel. I lø­pet av sine 18 må­ne­der i kei­se­rens hær drev han en vær­sta­sjon i Bel­gia, be­reg­net gra­nat­ba­ner i et ar­til­leri­bat­te­ri i Frank­ri­ke og tje­neste­gjor­de i Russ­land. Det var der han fikk pemp­hi­gus vul­ga­ris, en svek­ken­de syk­dom hvor im­mun­for­sva­ret an­grep hud­en og dek­ket ham med smerte­ful­le, væs­ken­de blem­mer. Han døde i lø­pet av noen må­ne­der. Men mens han lå på et syke­hus på øst­fron­ten med kon­stant ar­til­leri­tor­den i det fjer­ne, sat­te han seg inn i Ein­steins nye teori og be­gyn­te å ten­ke. Schwarz­schild tenk­te seg en sfæ­risk sym­met­risk mas­se som en stjer­ne. Han la inn en del for­enk­len­de for­ut­set­nin­ger som eli­mi­ner­te svært man­ge av Ein­steins lig­nin­ger, og så til sin for­bløf­fel­se at han kun­ne be­reg­ne nøy­ak­tig hvor­dan rom­ti­den krum­met seg i nær­he­ten av en slik mas­se. En­da mer for­bløf­fet ble Ein­stein i Ber­lin da han åp­net et brev fra øst­fron­ten og fant det som se­ne­re skul­le bli kalt Schwarz­schild-løs­nin­gen.

Både Schwarz­schild og Ein­stein mer­ket seg at hvis en mas­se ble pres­set sam­men til et svært lite vo­lum, ble dal­søk­ket i rom­ti­den så bratt at det dan­net en bunn­løs brønn som in­gen­ting kun­ne slip­pe ut av, ikke en­gang lys. Si­den det vil­le kre­ve å pres­se So­la sam­men til bare seks kilo­me­ters dia­me­ter, noe beg­ge de to opp­fat­tet som ab­surd, be­nyt­tet in­gen av dem sjan­sen til å for­ut­si svar­te hull. Det be­gre­pet ble ikke alminnelig kjent før Whe­e­ler pre­sen­ter­te det i 1967.

And­re fy­si­ke­re var enig om at før en mas­se kun­ne pres­ses in­nen­for sin Schwarz­schildra­di­us og bli et svart hull, måt­te en el­ler an­nen na­tur­kraft gri­pe inn og av­ver­ge en slik ka­ta­stro­fe. Men i 1930 vis­te det nit­ten­åri­ge in­dis­ke ma­te­ma­tikk­ge­ni­et Su­brahmanyan Chand­rasekhar at hvis en stor stjer­ne bruk­te opp sitt eget bren­sel og ikke len­ger kun­ne ge­ne­re­re nok ind­re var­me til å stå imot tyngde­kraf­ten som prøv­de å klem­me den sam­men, kun­ne in­gen kjent kraft for­hind­re at sam­men­synknin­gen løp løpsk og dan­net et svart hull. Etter å ha sluk­net vil­le stjer­nen skrum­pe sam­men til et punkt med uen­de­lig høy tett­het, en så­kalt sin­gu­la­ri­tet, et be­grep vi så nær­me­re på i et tid­li­ge­re ka­pit­tel.

En sin­gu­la­ri­tet vil­le sig­na­li­se­re fy­sik­kens sam­men­brudd. Na­tu­ren vil­le vel ikke la en slik uhyr­lig­het ek­sis­te­re? Men i 1971 ble det førs­te svar­te hul­let av stjerne­mas­se, Cyg­nus X-1, opp­da­get av Paul Mur­din og kol­le­ge­ne hans ved hjelp av NASAS rønt­gen­sa­tel­litt Uhu­ru. Og fak­tisk had­de vi­ten­ska­pen snub­let over svar­te hull av en helt an­nen type al­le­re­de i 1963, nes­ten ti år tid­li­ge­re. Kva­sa­rer, som ble opp­da­get av den ne­der­landsk­ame­ri­kans­ke ast­ro­no­men Maar­ten Sch­midt, var de su­per­lys­ster­ke kjer­ne­ne i ny­fød­te ga­lak­ser. De pum­pet gjer­ne ut 100 gan­ger mer ener­gi enn en ga­lak­se, men fra et vo­lum mind­re enn Sol­sys­te­met. Enes­te mu­li­ge kil­de til sli­ke ko­los­sa­le lys­styr­ker var ma­te­rie som ble hvit­glø­den­de het når den virv­let inn mot et svart hull som vann mot et sluk. Men ikke et svart hull med mas­se som en stjer­ne. Her drei­de det seg om mas­ser opp­til 50 mil­li­ar­der gan­ger stør­re enn So­las.

Til å be­gyn­ne med trod­de man at sli­ke su­per­mas­si­ve svar­te hull bare drev ak­ti­ve ga­lak­ser, den ens­li­ge pro­sen­ten av ure­gjer­li­ge ga­lak­ser hvor kva­sa­rer er det mest dra­ma­tis­ke ek­sem­pe­let. Men på nitti­tal­let opp­da­get ast­ro­no­me­ne ved hjelp av Hubb­le-te­le­sko­pet i jord­bane at det fin­nes et su­per­mas­sivt svart hull i hjer­tet av så å si alle ga­lak­ser. Det i kjer­nen av Melke­vei­en, Sa­git­ta­ri­us A*, er en pus­ling på bare 4,3 mil­lio­ner gan­ger So­las mas­se. Men vi vet ikke hvor­for det er et svart hull i en­hver ga­lak­se, det er fort­satt et av kos­mo­lo­gi­ens største uopp­klar­te mys­te­ri­er.

Men om det kom som et sjokk at svar­te hull fak­tisk kun­ne ob­ser­ve­res over hele uni­ver­set, var det ikke på langt nær så sjok­ke­ren­de som egen­ska­pe­ne teo­re­tis­ke fy­si­ke­re fast­slo at de svar­te hul­le­ne had­de. Og her er det at Haw­king kom­mer inn i bil­det. Haw­king ret­tet opp­merk­som­he­ten mot svar­te hull etter at han had­de sam­ar­bei­det med Ro­ger Pen­ro­se om Big Bang-sin­gu­la­ri­te­ten. Sam­men med and­re fy­si­ke­re be­vis­te han en rek­ke teo­re­mer om dis­se kos­mis­ke støv­su­ger­ne. Mest opp­sikts­vek­ken­de var opp­da­gel­sen av at uan­sett hvor­dan stjer­nen som krym­pet til et svart hull had­de sett ut, ble det en­de­li­ge svar­te hul­let kjenne­teg­net av bare to ting, nem­lig mas­sen og ro­ta­sjons­has­tig­he­ten. Svar­te hull er for­bløf­fen­de enk­le. Chand­rasekhar, som vant no­bel­pri­sen i fy­sikk i 1983, ut­tryk­te det slik: «Na­tu­rens svar­te hull er de mest per­fek­te makro­sko­pis­ke gjen­stan­de­ne som fin­nes i uni­ver­set. De enes­te ele­men­te­ne i opp­byg­nin­gen er be­gre­pe­ne rom og tid.»

Haw­kings nes­te og mest kjen­te ar­beid byg­de vi­de­re på det han og Pen­ro­se had­de fun­net ut om Big Bang. At Ein­steins teori brøt sam­men i en sin­gu­la­ri­tet, be­tyd­de ikke at det ald­ri vil­le bli mu­lig å stu­de­re uni­ver­sets be­gyn­nel­se. Det be­tyd­de bare at noe bed­re enn Ein­steins teori måt­te til for å tren­ge inn i den fjer­ne ti­den. Det­te «noe» var etter man­ges me­ning kvante­te­ori­en, den teori­en

«En sin­gu­la­ri­tet vil­le sig­na­li­se­re fy­sik­kens sam­men­brudd. Na­tu­ren vil­le vel ikke la en slik uhyr­lig­het ek­sis­te­re?»

som for­kla­rer hvor­for bak­ken er fast un­der bei­na våre og hvor­for So­la skin­ner, og som har gitt oss la­ser­strå­ler, data­ma­ski­ner og atom­re­ak­to­rer. Pro­ble­met var at in­gen viss­te hvor­dan de skul­le få kvante­te­ori­en og Ein­steins teori til å pas­se sam­men. Å for­ene dem er fort­satt det su­ve­rent vik­tigs­te av fy­sik­kens uløs­te pro­ble­mer.

Haw­kings tan­ke var å an­gri­pe sin­gu­la­ri­te­ten i Big Bang og i sen­trum av et svart hull med kvante­te­ori for å løf­te slø­ret som sin­gu­la­ri­te­ten i prak­sis har sen­ket over ver­dens­an­sku­el­sen vår. Men det pro­ble­met skul­le bli en vri­en nøtt å knek­ke, så Haw­king valg­te å øve seg på et enk­le­re pro­blem. Sin­gu­la­ri­te­ten i hjer­tet av det svar­te hul­let er fak­tisk skjult av hul­lets hen­del­ses­ho­ri­sont, som ka­rak­te­ri­se­res av Schwarz­schildra­di­en. Det­te er av­stan­den hvor ma­te­rie på vei inn mot det svar­te hul­let ikke len­ger har mu­lig­het til å slip­pe vekk. Pas­se­rer vi hen­del­ses­ho­ri­son­ten, kom­mer vi ald­ri ut igjen. Det er ho­ri­son­ten ast­ro­no­me­ne ten­ker på når de snak­ker om et svart hulls stør­rel­se.

I 1974 opp­da­get Haw­king noe for­bløf­fen­de om hen­del­ses­ho­ri­son­ten, noe fy­si­ke­re knapt kun­ne tro. For å for­stå det må vi vite hva kvante­te­ori­en sier om tom­rom. Egent­lig er det slett ikke tomt, det sy­der av ener­gi. Nær­me­re be­stemt spon­tan­opp­står sta­dig subato­mis­ke par­tik­ler par­vis sam­men med sine egne anti­par­tik­ler, noe som går an i hen­hold til Hei­sen­bergs usik­ker­hets­prin­sipp. Na­tu­ren ser gjen­nom fing­re­ne med dis­se par­tik­le­ne, den bryr seg ikke om hvor ener­gi­en til å ska­pe dem kom­mer fra, bare de mø­tes og til­in­tet­gjør hver­and­re vel­dig raskt. Det blir om­trent som når ten­årin­ger lå­ner mors bil og put­ter den på plass i ga­ra­sjen før hun leg­ger mer­ke til at den er borte.

Men Haw­king inn­så at det hen­der noe in­ter­es­sant nær ho­ri­son­ten til et svart hull. Der kan det skje at den ene par­tik­ke­len i et ny­dan­net par fal­ler gjen­nom ho­ri­son­ten og inn i det svar­te hul­let. Den gjen­væ­ren­de par­tik­ke­len har in­gen part­ner å til­in­tet­gjø­re seg med, så den flyr vekk fra hul­let sam­men med utal­li­ge and­re i sam­me si­tua­sjon. Så i strid med alle for­vent­nin­ger er svar­te hull ikke helt svar­te. De av­gir et skjær av par­tik­ler som kal­les haw­king­strå­ling.

Et av de teo­re­me­ne Haw­king tid­li­ge­re had­de opp­da­get for svar­te hull, gikk ut på at når svar­te hull smel­ter sam­men, blir det sam­men­slåt­te hul­lets over­fla­te all­tid stør­re enn sum­men av de to for­gjen­ger­nes overf la­ter. Den is­ra­els­ke fy­si­ke­ren Ja­cob Be­ken­stein had­de fun­dert på om over­fla­ten re­pre­sen­te­rer det svar­te hul­lets en­tro­pi. Det­te er en egen­skap som opp­står i termo­dy­na­mik­ken – den teori­en om var­me og be­ve­gel­se som lig­ger til grunn for fy­sik­ken og kje­mi­en og man­ge and­re felt – og som all­tid øker. Men den gjel­der bare var­me le­ge­mer. Hvor­dan i all ver­den skul­le den kun­ne gjel­de et svart hull?

Haw­king had­de fun­net sva­ret: Termo­dy­na­mik­ken gjaldt svar­te hull for­di de er var­me! De har en tem­pe­ra­tur. Be­vi­set var at de lys­te av he­te – haw­king­strå­ler, med and­re ord. Det vik­ti­ge med Haw­kings opp­da­gel­se var at tre av fy­sik­kens sto­re teori­er mø­tes ved ho­ri­son­ten til et svart hull. Det er Ein­steins tyngde­kraft­te­ori, kvante­te­ori­en og termo­dy­na­mik­ken. Et førs­te fam­len­de skritt var tatt på vei­en til å for­ene dem, noe som er fy­sik­kens hel­li­ge gral. Men haw­king­strå­le­ne

«Egent­lig er rom­met slett ikke tomt, det sy­der av ener­gi. Nær­me­re be­stemt spon­tan­opp­står sta­dig subato­mis­ke par­tik­ler par­vis sam­men med sine egne anti­par­tik­ler »

skap­te et al­vor­lig pro­blem, en gåte hvor løs­nin­gen kun­ne mar­ke­re det nes­te skrit­tet på vei­en.

Haw­king­stråle­par­tik­ler kom­mer ikke fra inn­si­den av et svart hull, si­den in­gen­ting kan slip­pe unna tyngde­kraf­ten der. I ste­det dan­nes de like uten­for ho­ri­son­ten. Ener­gi­en til å ska­pe dem må kom­me et sted fra, og den kom­mer fra det svar­te hul­lets egen tyngde­kraft. Når det av­gir haw­king­strå­ler, må det der­for skrum­pe grad­vis bort.

Svar­te hull på stør­rel­se med stjer­ner har svært sva­ke haw­king­strå­ler, men etter hvert som et svart hull blir mind­re, blir strå­le­ne ster­ke­re og ster­ke­re inn­til hul­let til slutt eks­plo­de­rer i et blen­den­de glimt. Si­den slik «for­dun­st­ning» vil ta mye mer tid enn uni­ver­sets nå­væ­ren­de al­der, kan det vir­ke be­tyd­nings­løst. Men det er det på in­gen måte.

Det er en hjørne­stein i fy­sik­ken at in­for­ma­sjon ikke kan ut­slet­tes. Om vi ten­ker oss en kom­plett be­skri­vel­se av stjer­nen som i sin tid klap­pet sam­men og dan­net et svart hull, må vi ha data om ty­pen og plas­se­rin­gen til hver enes­te av de utal­li­ge subato­mis­ke par­tik­le­ne stjer­nen be­sto av. Men når hul­let har for­dun­stet, er bok­sta­ve­lig talt in­gen­ting igjen. Hvor blir det av all den in­for­ma­sjo­nen? Da Haw­king prøv­de å fin­ne svar på det­te spørs­må­let, som kal­les de svar­te hul­le­nes in­for­ma­sjons­pa­ra­doks, tok han etter hvert de­spe­ra­te mid­ler i bruk. Det ble han se­ne­re flau over. «Før trod­de jeg at in­for­ma­sjo­nen ble til­in­tet­gjort i det svar­te hul­let», sa han. «Det var den største tab­ben jeg har gjort.»

I 1993 hev­det den ne­der­lands­ke no­bel­pris­vin­ne­ren Ge­rard t’hooft ved uni­ver­si­te­tet i Utrecht at et svart hulls ho­ri­sont slett ikke er glatt og pre­gløs, den er grov og ujevn i mik­ro­sko­pisk måle­stokk. Og i det­te lille­putt­land­ska­pets hum­per og ku­ler lag­res in­for­ma­sjo­nen som be­skri­ver stjer­nen det svar­te hul­let stam­mer fra.

Kort etter t’hoofts fram­legg om at den mang­len­de in­for­ma­sjo­nen i et svart hull kan lig­ge inn­ko­det

«Da Haw­king prøv­de å fin­ne svar på spørs­må­let som kal­les de svar­te hul­le­nes in­for­ma­sjons­pa­ra­doks, tok han etter hvert de­spe­ra­te mid­ler i bruk»

i hen­del­ses­ho­ri­son­ten, vis­te Le­onard Sus­skind ved Stan­ford-uni­ver­si­te­tet hvor­dan det­te kun­ne inn­ar­bei­des i streng­te­ori. Streng­te­ori be­trak­ter ikke de mins­te be­stand­de­le­ne i ver­den rundt oss som små, punkt­ak­ti­ge par­tik­ler, men som ør­små, vi­bre­ren­de stren­ger av masse­ener­gi. Det er det enes­te syste­met vi hittil har fun­net som er for­en­lig både med Ein­steins re­la­ti­vi­tets­te­ori og med kvante­te­ori­en hans om lys.

Sus­skind fore­stil­te seg et svart hulls hen­del­ses­ho­ri­sont som en yren­de mas­se av vi­bre­ren­de stren­ger. I 1997 bruk­te And­rew Stro­min­ger ved Uni­ver­sity of Ca­li­for­nia i San­ta Bar­ba­ra og Cum­run Va­fa ved Har­vard­uni­ver­si­te­tet det­te bil­det til å for­ut­si den pre­si­se svart­hul­lentro­pi­en som Be­ken­stein had­de be­reg­net.

Si­den haw­king­strå­ler av­fø­des i va­ku­um bare en hårs­bredd over et svart hulls hen­del­ses­ho­ri­sont, er det ri­me­lig at den på­vir­kes av de mik­ro­sko­pis­ke ujevn­he­te­ne i den mem­bra­nen. De bøl­gen­de ujevn­he­te­ne mo­du­le­rer den på noen­lun­de sam­me måte som to­ne­ne i en pop­me­lo­di mo­du­le­rer ra­dio­sta­sjo­nens bære­bøl­ge. På den må­ten bæ­res in­for­ma­sjo­nen som be­skri­ver mo­der­stjer­nen ut i uni­ver­set, uslet­te­lig re­gist­rert i haw­king­strå­le­ne. Alt­så går in­gen in­for­ma­sjon tapt li­ke­vel, og vi unn­går brudd på en av fy­sik­kens vik­tigs­te lo­ver.

Den­ne vei­en uten­om svar­te hulls in­for­ma­sjons­pa­ra­doks er bare spe­ku­la­sjon. Vi har ennå ikke den dy­pe­re teori­en som kre­ves for å for­ene Ein­steins tyngde­kraft­te­ori og kvante­te­ori. Men hvis teori­en stem­mer, in­ne­bæ­rer det noe gans­ke ene­stå­en­de. In­for­ma­sjo­nen som skal til for fullt ut å be­skri­ve en stjer­ne, en tre­di­men­sjo­nal gjen­stand, lig­ger per­fekt be­vart på et svart hulls ho­ri­sont, selv om ho­ri­son­ten er en to­di­men­sjo­nal fla­te. I så måte kan ho­ri­son­ten sam­men­lik­nes med det ho­lo­gra­fis­ke bil­det på et kre­ditt­kort. Om vi ten­ker oss at en frosk bæ­rer med seg et ho­lo­gram av sin tid­li­ge­re in­kar­na­sjon som rumpe­troll, har vi en ana­lo­gi til at det svar­te hul­let bæ­rer med seg et ho­lo­gram av sin tid­li­ge­re in­kar­na­sjon som stjer­ne. Haw­king­strå­ler er ald­ri blitt på­vist i rom­met, og det vil nok ikke skje med det førs­te, for de er sva­ke hos svar­te hull med mas­se som stjer­ner. Men i de se­ne­re år har fy­si­ker­ne ut­vist mye kløkt i ar­bei­det med å ska­pe ana­lo­ger til hen­del­ses­ho­ri­son­ter i la­bo­ra­to­ri­er på Jor­da.

«Haw­king­strå­ler er ikke noe spe­si­fikt astro­fy­sisk fe­no­men», sier Ger­main Rousseaux ved CNRS i Frank­ri­ke, «men en ge­ne­rell for­ut­si­gel­se som er like gyl­dig for astro­fy­sis­ke svar­te hulls ho­ri­son­ter og ana­lo­ge ho­ri­son­ter, noe som har den sto­re for­de­len at det kan etter­prø­ves i et la­bo­ra­to­ri­um.» I 2016 var Rousseaux med i et team som klar­te å be­kref­te haw­kin­g­ef­fek­ten i en vann­tank («Ob­ser­va­tion of Noi­se Cor­re­lated by the Haw­king Effect in a Wa­ter Tank» av Léo-paul Eu­vé med fler, Phy­si­cal Re­view Let­ters, sep­tem­ber 2016).

I mel­lom­ti­den fort­set­ter ar­bei­det med å få fram et bil­de av hen­del­ses­ho­ri­son­ten rundt et svart hull i ver­dens­rom­met. Ast­ro­no­me­nes pro­blem er at svar­te hull med mas­se som stjer­ner her i Melke­vei­en er små, og dess­uten svar­te, selv­føl­ge­lig. Su­per­mas­si­ve svar­te hull er rik­tig­nok sto­re, men de be­fin­ner seg i kos­mis­ke av­stan­der fra oss, så de vir­ker små li­ke­vel. Men det fin­nes ett svart hull som er re­la­tivt nært og re­la­tivt stort, og det er det svar­te hul­let i sen­trum av vår egen ga­lak­se.

I lø­pet av et års tid hå­per ast­ro­no­me­ne å få et bil­de av hen­del­ses­ho­ri­son­ten rundt Cyg­nus A*, som lig­ger i Melke­vei­ens sen­trum om­trent 26 000 lys­år fra oss, ved hjelp av en se­rie sam­ar­bei­den­de ra­dio­te­le­sko­per som er spredd rundt på klo­den, men som til sam­men kal­les EHT for Event Ho­ri­zon Telesco­pe. Ra­dio­sig­na­le­ne som opp­fan­ges på hvert sted slås sam­men av en data­ma­skin ved MIT Hay­stack Ob­ser­va­tory i Mas­sachu­setts, noe som si­mu­le­rer å se gjen­nom en pa­ra­bol­an­ten­ne på stør­rel­se med Jor­da. Jo stør­re an­ten­ne og jo kor­te­re bølger som ob­ser­ve­res – EHT bru­ker en bølge­leng­de på 1,3 milli­me­ter – desto bed­re kan vi zoo­me inn på de­tal­jer på him­me­len.

EHT skal etter­prø­ve en kon­tro­ver­si­ell på­stand Haw­king har kom­met med i de se­ne­re år. Som om det ikke var nok at han had­de sjok­kert fy­sik­kens ver­den med å hev­de at svar­te hull ikke er svar­te, men av­gir haw­king­strå­ling, slo han til med noe lik­nen­de i 2014. Den­ne gan­gen hev­det han at hen­del­ses­ho­ri­son­ter ikke ek­sis­te­rer, noe som strengt tatt in­ne­bæ­rer at hel­ler ikke svar­te hull ek­sis­te­rer!

Når en gjen­stand som en stjer­ne fal­ler sam­men og dan­ner et svart hull, er det en vold­som og kao­tisk hen­del­se. Der­for dan­ner den in­gen ho­ri­sont, hev­det Haw­king, bare en grense­fla­te med eks­trem rom­tids­tur­bu­lens. In­for­ma­sjon kan lek­ke ut gjen­nom en slik til­syne­la­ten­de ho­ri­sont. Haw­kings kon­klu­sjon var dra­ma­tisk. «At det ikke fin­nes hen­del­ses­ho­ri­son­ter, be­tyr at det ikke fin­nes svar­te hull – ikke i form av til­stan­der lys ikke kan slip­pe bort fra og fort­set­te uen­de­li­ge strek­nin­ger», skrev han. «Men det fin­nes til­syne­la­ten­de ho­ri­son­ter som ek­sis­te­rer et visst tids­rom.»

Med and­re ord er svar­te hull ikke det vi trod­de de var. Er i så fall ho­ri­son­ten rundt et svart hull en slik gren­se som alle trod­de, et punkt hvor det ikke len­ger er mu­lig å slip­pe vekk? El­ler er det bare en til­syne­la­ten­de ho­ri­sont, slik Haw­king an­ty­det, der ting lek­ker ut fra hul­lets ind­re? Her gjel­der det å ob­ser­ve­re ho­ri­son­ten og se om den opp­fø­rer seg slik Ein­stein for­ut­sa, el­ler om den i det hele tatt ek­sis­te­rer. «Med et bil­de vil vi kun­ne etter­prø­ve den ge­ne­rel­le re­la­ti­vi­te­ten ved gren­sen til et svart hull, der den ald­ri har vært etter­prøvd før», sa le­de­ren for Eht-team­et, Shep Dole­man ved Mas­sachu­setts Insti­tute of Tech­no­lo­gy. «Det vil­le sym­bo­li­se­re et vende­punkt i vår for­stå­el­se av svar­te hull og tyngde­kraft.»

EHT vil få sitt førs­te bil­de av hen­del­ses­ho­ri­son­ten rundt et svart hull i lø­pet av et års tid, og det teg­ner til å bli et le­gen­da­risk bil­de i klas­se med fo­to­et fra Apol­lo 8 av Jor­da som gikk opp bak Må­nen. Det er trist at Step­hen Haw­king ikke vil være blant oss og få se det.

«Vi opp­fat­ter ikke krum­nin­gen i rom­ti­den, si­den den for­ut­set­ter fire di­men­sjo­ner, mens vi er skar­ve tre­di­men­sjo­na­le ve­se­ner.»

Den tys­ke fy­si­ke­ren og ast­ro­no­men Karl Schwarz­schild (1873–1916) var den førs­te som løs­te lig­nin­ge­ne i den ge­ne­rel­le re­la­ti­vi­tets­te­ori­en for en be­stemt gjen­stand.

OVER: John Whe­e­ler (t.h.) sam­men med Al­bert Ein­stein og den førs­te ja­pans­ke no­bel­pris­vin­ne­ren, Hi­deki Yu­ka­wa, i 1954. T.V.: John Ar­chi­bald Whe­e­ler (1911–2008) på sitt kon­tor ved Pr­in­ceton. Whe­e­ler, en av de førs­te vi­ten­skaps­men­ne­ne som vir­ke­lig for­sto Ein­steins teori­er, skul­le se­ne­re være med på å ut­vik­le både kjerne­kraft og atom­bom­ben, og i til­legg inn­før­te han be­gre­pet worm­hole, som be­tyr marks­tikk, men er blitt til «orme­hull» i norsk fy­sikk på grunn av lyd­bil­det.

MOTSTÅENDE SIDE: NASAS rønt­gen­sa­tel­litt Uhu­ru, også kalt SAS-1, kon­trol­le­res ved Ma­ry­land Flight Cen­ter i Ma­ry­land før opp­skyt­nin­gen i 1970. UN­DER: Slik ten­ker kunst­ne­ren seg det som skjer om­kring Cyg­nus X-1, det førs­te svar­te hul­let av stjerne­mas­se som noen gang ble opp­da­get. Ma­te­rie trek­kes ut av stjer­nen og opp­slu­kes.

OVER: Ja­kob Be­ken­stein ved det he­bra­is­ke uni­ver­si­te­tet i Je­ru­sa­lem i 2009. Ar­bei­det hans med svar­te hull og en­tro­pi før­te in­di­rek­te til at Haw­king opp­da­get haw­king­strå­ling. MOTSTÅENDE SIDE: Om vi en­de­lig skal kun­ne «se» haw­king­strå­ling, må vi sen­de son­der inn i su­per­mas­si­ve svar­te hull – el­ler på et vis gjen­ska­pe til­sva­ren­de for­hold her på Jor­da.

OVER: Streng­te­ori, der en ten­ker seg at all ma­te­rie og all ener­gi i uni­ver­set er bygd opp av lan­ge, vi­bre­ren­de stren­ger, er i dag vår bes­te kan­di­dat til en for­enen­de teori som om­fat­ter alt.

OVER: Data­si­mu­la­sjon av et svart hulls opp­før­sel. De for­skjel­li­ge far­ge­ne re­pre­sen­te­rer tem­pe­ra­tu­ren i gas­se­ne som virv­ler rundt hen­del­ses­ho­ri­son­ten.

Kva­sa­rer er de uhy­re lys­ster­ke him­mel­le­ge­me­ne i sen­trum av nye ga­lak­ser. Det in­ten­se skin­net kom­mer fra ma­te­rie som opp­slu­kes av et su­per­mas­sivt svart hull.

Newspapers in Norwegian

Newspapers from Norway

© PressReader. All rights reserved.