Există în Univers obiecte atât de extreme încât intuiția noastră despre timp și spațiu începe să cedeze. Unul dintre ele este TON 618, un quasar aflat la peste 10 miliarde de ani-lumină de noi și alimentat de una dintre cele mai masive găuri negre cunoscute.
Potrivit NASA, gaura neagră din centrul lui TON 618 are o masă estimată la aproximativ 66 de miliarde de ori masa Soarelui. La asemenea dimensiuni, efectele prezise de teoria relativității generale a lui Albert Einstein devin spectaculoase.
O gaură neagră cu un orizont de proporții cosmice
TON 618 nu este doar o gaură neagră izolată. Este motorul central al unui quasar, unul dintre cele mai strălucitoare tipuri de nuclee galactice active. Materia care cade spre gaura neagră formează un disc de acreție extrem de fierbinte, iar procesele din jurul găurii negre pot produce cantități uriașe de radiație.
Pentru o gaură neagră de aproximativ 66 de miliarde de mase solare, raza Schwarzschild — raza aproximativă a orizontului evenimentelor într-un model simplificat, fără rotație — ar fi de ordinul 195 de miliarde de kilometri, adică aproximativ 1.300 de ori distanța dintre Pământ și Soare.
Orizontul evenimentelor nu este o suprafață solidă și nici o „coajă” care înconjoară gaura neagră. Este limita dincolo de care nici măcar lumina nu mai poate ajunge în exterior.
Ce se întâmplă cu timpul?
Aici apare una dintre cele mai stranii consecințe ale relativității generale.
Cu cât un observator se află mai adânc într-un câmp gravitațional, cu atât timpul său propriu trece mai lent în comparație cu un observator aflat mult mai departe de sursa gravitației. Fenomenul poartă numele de dilatare gravitațională a timpului.
Imaginează-ți o navă care cade spre TON 618. Pentru astronautul aflat în navă, ceasul său funcționează normal. O secundă rămâne o secundă, iar astronautul nu simte că propriul timp „încetinește”. Într-un scenariu idealizat, el traversează orizontul evenimentelor într-un interval finit de timp propriu. NASA explică aceeași diferență fundamentală între timpul măsurat local de obiectul care cade și timpul atribuit de observatorul aflat la distanță.
Pentru observatorul aflat departe, însă, imaginea este complet diferită.
Pe măsură ce nava se apropie de orizont, semnalele luminoase trimise spre exterior ajung din ce în ce mai greu și sunt tot mai puternic deplasate spre roșu. Nava pare să încetinească progresiv.
Din această perspectivă, apropierea de orizont pare să se prelungească fără sfârșit. Imaginea obiectului pare să „înghețe” chiar înaintea orizontului.
Important: nu este vorba despre faptul că astronautul chiar s-ar opri în timp. Este consecința modului în care informația luminoasă emisă de el ajunge la observatorul îndepărtat.
Iar pentru astronaut?
Aici relativitatea devine și mai contraintuitivă. Astronautul care cade nu vede propriul ceas încetinind. Din punctul său de vedere, timpul local curge normal.
În schimb, pe măsură ce se apropie de gaura neagră, lumina provenită din exterior poate suferi efecte extreme de deplasare spre albastru și de comprimare temporală. În anumite traiectorii idealizate, o parte din evoluția Universului exterior poate părea accelerată în raport cu timpul propriu al astronautului.
NASA a ilustrat matematic acest efect în simulări ale unei căderi spre o gaură neagră: timpul local al camerei care cade și timpul coordonat al observatorului îndepărtat ajung să difere radical, iar deplasarea spre albastru a luminii crește puternic.
Totuși, formularea „astronautul vede întregul viitor al Universului într-o clipă” trebuie tratată cu precauție. Rezultatul exact depinde de traiectorie, de rotația găurii negre, de sursele de lumină și de ceea ce se presupune despre mediul din jur. Nu este corect să transformăm acest fenomen într-o regulă simplă potrivit căreia întregul Univers ar trece literalmente prin fața astronautului înainte ca acesta să traverseze orizontul.
Un paradox care nu este, de fapt, un paradox
Două persoane pot măsura lucruri aparent contradictorii și ambele să aibă dreptate.
Pentru astronaut: timpul propriu curge normal, iar traversarea orizontului se produce într-un timp finit.
Pentru observatorul îndepărtat: semnalele astronautului devin din ce în ce mai întârziate și mai deplasate spre roșu, iar apropierea de orizont pare să nu se finalizeze niciodată.
Nu există două Universuri diferite. Există două moduri diferite de a descrie timpul și evenimentele în spațiu-timp. Iar TON 618 oferă unul dintre cele mai spectaculoase exemple imaginabile pentru consecințele extreme ale relativității generale.
La aproximativ 66 de miliarde de mase solare, această gaură neagră este atât de masivă încât simpla comparație cu obiectele familiare din Sistemul Solar devine aproape imposibilă. Iar în apropierea orizontului său, noțiunea intuitivă de „acum”, „mai târziu” și „cât durează” nu mai poate fi tratată ca în viața de zi cu zi.
În apropierea unei asemenea extreme cosmice, timpul nu dispare. Dar devine relativ.
