Tudjuk, hogy elképesztő a gravitációjuk, és még a fényt sem engedik ki magukból, de a legfőbb kérdés, ami a fizikusokat és a kozmosz rajongóit már évtizedek óta foglalkoztatja, a következő: hová kerül mindaz, amit „elnyelnek”?
Első pillantásra a válasz egyszerűnek tűnik: befelé. Azonban a fekete lyukak esetében a „befelé” szó elveszíti a megszokott jelentését. Sőt, emlékeztetnélek, hogy a fekete lyuk eredetileg matematikai objektumként jött létre, és magában rejti a titokzatos szingularitást. Éppen ezért az a kérdés, hogy hová tűnik minden, fizikailag nem is igazán helytálló. De mi mégis megpróbálunk választ találni rá.
A fekete lyuknak van egy eseményhorizontja – ez egy láthatatlan gömb, amelyen sem az anyag, sem az információ nem juthat túl. Ha átléped, nincs többé visszaút.
Egy külső megfigyelő számára a tárgy soha nem tűnik el teljesen – csupán lelassul és elhalványul, ahogy az eseményhorizonthoz közeledik, az idő pedig mintha megállna számára. Azonban a saját vonatkoztatási rendszerében a másodperc törtrésze alatt átszeli ezt a határt, és tovább száguld a középpont felé.
A klasszikus általános relativitáselmélet szerint a fekete lyuk közepén egy végtelen sűrűségű pont, a szingularitás található, ahol a fizika általunk ismert törvényei érvényüket vesztik.
Eszerint a modell szerint bármilyen anyag, amely az eseményhorizonton túlra kerül, elkerülhetetlenül egy végtelenül kis térfogatba sűrűsödik össze.
Azonban a „pont” szó itt inkább egy matematikai elvonatkoztatás. Valójában nem tudjuk, mi történik a szingularitás közelében, mert Einstein egyenletei ott már nem adnak fizikailag értelmezhető eredményt.
Ha minden egyszerűen csak „eltűnik” a szingularitásban, akkor az anyaggal együtt az állapotára vonatkozó információ (kémiai összetétel, szerkezet stb.) is megsemmisül. A kvantummechanika szempontjából azonban ez lehetetlen. A természeti törvények tiltják az információ teljes megsemmisítését. Ezt az általános relativitáselmélet és a kvantumfizika közötti ellentmondást információs paradoxonnak nevezzük.
A tudósok számos elmélettel álltak elő arra vonatkozóan, hogy mi is történik valójában:
- Minden a szingularitásba sűrűsödik. Ez a klasszikus elméleten alapuló lehetőség, ami viszont figyelmen kívül hagyja a kvantumhatásokat, és nem ad megoldást az információs paradoxonra.
- Az információ az eseményhorizonton tárolódik. A holografikus elv szerint minden, ami a fekete lyukba zuhan, kvantumfluktuációk formájában „rögzül” annak felszínén. Egy külső szemlélő számára a fekete lyuk egyfajta háromdimenziós „hologramjává” válik mindannak, amit elnyelt.
- A fekete lyuk elpárolog, és közben visszaadja az információt. A Hawking-sugárzás elmélete szerint a fekete lyukak lassan hőt bocsátanak ki és veszítenek a tömegükből. Ha ebben a sugárzásban kódolva van az elnyelt anyagra vonatkozó információ, a paradoxon megoldódik. A fizikusok között azonban még nincs egyetértés abban, hogy ez a gyakorlatban lehetséges-e.
- Átjáró egy másik téridőbe. Néhány elmélet felveti, hogy a fekete lyuk közepe egyfajta „bejáratként” szolgálhat egy másik dimenzióba vagy az univerzum egy eddig ismeretlen szegletébe. Ebben az esetben az elnyelt anyag nem semmisül meg, hanem a kozmosz egy másik pontján bukkan fel – számunkra azonban ez örökre az eseményhorizonton túl marad.
A modern fizika egyelőre nem ad végleges választ arra, hogy pontosan mi történik az anyaggal, miután átlépte az eseményhorizontot. Egy dolgot azonban biztosan tudunk: a fekete lyukak nem az univerzum „porszívói”, sokkal inkább a kozmikus titkok „tárolói”.
Mi csak a külső héjukat látjuk, és közvetett jelekből próbáljuk megérteni, mi zajlik a belsejükben. Lehetséges, hogy a rejtély megoldásához egyesíteni kell az általános relativitáselméletet és a kvantummechanikát egyetlen, mindent leíró gravitációs elméletben. Amíg ez nem történik meg, minden, ami egy fekete lyukba kerül, a szó szoros értelmében a mi világunk és a tudományunk határain túl marad.
