Mis on musta augu sees?

Mustad augud on nähtus, mis ei eruta sugugi vaid astrofüüsikute meeli. Nüüdseks on teada, et must auk asub ka meie kodugalaktika keskmes. See on tõeline koletis, sest tema mass ületab Päikese oma üle nelja miljoni korra ning raadius ulatuks Päikesest Maani. Ta pole kaugeltki mitte suurim mustade aukude seas, kuid siiski on meil vedanud, et asume tast 27 000 valgusaasta kaugusel.

Aga mis asi must auk ikkagi on? Millest ta koosneb? Selliste küsimuste esitamine on teadlastele ilmselt mõnevõrra ebamugav, sest nad peaksid otsima vastuseid ainult neile küsimustele, millele on võimalik vastuseid leida. Aga kuidas on võimalik teada, mis on musta augu sees, kui meil pole mingit võimalust sealt infot saada?

Must auk on definitsiooni kohaselt ruumipiirkond, mille gravitatsioon on nii tugev, et isegi valgus ei pääse sealt välja ja sellest ka meie võimetus musta augu sisemuse kohta infot hankida. Ka näha pole musti auke võimalik, neid saab avastada vaid uurides nende mõju teistele taevakehadele, kirjutab Novaator.

Tegelikult ei olegi teadlaste seas üksmeelt ja täpset arusaama musta augu olemuse kohta. Seda, mis teatakse, on üsna vähe. Musta augu sees arvatakse olevat lõputult väikese ruumalaga piirkond, kuhu on kogunenud kogu musta augu mass. Seda punkti nimetatakse singulaarsuseks.

Singulaarsust ümbritseb ruumiosa, mille gravitatsioon on nii tugev, et miski sealt välja ei pääse. Sellise ruumiosa piiri nimetatakse sündmuste horisondiks — teiselpool horisonti toimunust ei saa me midagi teada. Vahemaad singulaarsusest sündmuste horisondini kutsutakse aga Schwarzschildi raadiuseks.

Siit järeldub, et paljude inimeste arvamus mustast august kui tahke pinnaga mustast kehast ei vasta tegelikkusele. Mustal augul polegi mingit tahket pinda. Musta augu piir on määratud Schwarzschildi raadiuse ehk sündmuste horisondiga, mis ilmselt ei erine sinna sattunu jaoks kuidagi selle vahetust ümbrusest. Sellest järeldub ka teine ootamatu üllatus — must auk on tühi. Praeguse ettekujutuse kohaselt ei teata seal olevat midagi peale singulaarsuse.

Vähemalt on see nii üldrelatiivsusteooria kohaselt. Samas ei nõustu nii lihtsustatud pildiga sugugi kõik teadlased. Selline must auk peaks olema igavene, sest materjali saab sinna lisanduda, kuid välja miski ei saa ning lõpuks peaks universum koonduma üheks suureks mustaks auguks. Kvantmehaanika-alased uurimused vihjavad, et mustade aukude eluiga võib ikkagi olla lõplik ning nad saavad kaotada massi läbi protsessi, mida nimetatakse kvantaurumiseks.

Vastava hüpoteesi pakkus 1974. aastal välja üks tänapäeva tuntumaid füüsikateoreetikuid Stephen Hawking. Lõpliku ning korrektse musta augu kirjelduse peaks aga andma alles kvantgravitatsioon ehk nö kõiksuseteooria, mis ühendaks kvantmehaanika üldrelatiivsusteooriaga. Inimkonna arusaam sellest kontseptsioonist on aga paraku alles lapsekingades.

Singulaarsus, mustad augud, kvantgravitatsioon ja relatiivsusteooria on inimese jaoks paratamatult raskesti hoomatavad teemad. Mustadele aukudele andis 1967. aastal nime Ameerika füüsik John Wheeler, kes 1999. aastal ilmunud autobiograafias võttis teema kokku nii: „Ruumi võib kui paberitüki lõputult väikseks kokku kortsutada; aega on võimalik kustutada nagu küünlaleeki; ning füüsikaseadused, mida peame pühaks ja muutumatuks, pole tegelikult midagi sellist.“