Jednym z najbardziej cenionych scenariuszy science fiction jest wykorzystanie czarnej dziury jako portalu do innego wymiaru, czasu lub wszechświata. Ta fantazja może być bliższa rzeczywistości, niż wcześniej sądzono.

Czarne dziury to prawdopodobnie najbardziej tajemnicze obiekty we wszechświecie. Są one konsekwencją faktu, że grawitacja miażdży umierającą gwiazdę bez ograniczeń, prowadząc do powstania prawdziwej osobliwości – dzieje się tak, gdy cała gwiazda zostaje ściśnięta w jednym punkcie, tworząc obiekt o nieskończonej gęstości.

Ta gęsta i gorąca osobliwość wybija dziurę w samej strukturze czasoprzestrzeni, być może otwierając możliwość podróży w nadprzestrzeń. Czyli krótka ścieżka przez czasoprzestrzeń, pozwalająca na pokonanie kosmicznych odległości w krótkim czasie.

Wcześniej naukowcy uważali, że jakikolwiek statek kosmiczny próbujący wykorzystać czarną dziurę jako tego typu portal, musiałby liczyć się z naturą w najgorszym wydaniu. Gorąca i gęsta osobliwość spowoduje, że statek kosmiczny będzie doświadczał serii coraz bardziej paskudnych rozciągań i ściśnięć pływowych, zanim całkowicie wyparuje.

Zespół naukowców z University of Massachusetts Dartmouth i z Georgia Gwinnett College wykazali, że nie wszystkie czarne dziury są sobie równe. Jeśli czarna dziura, taka jak Sagittarius A*, znajdująca się w centrum naszej Galaktyki, jest duża i wiruje, wówczas perspektywy dla statku kosmicznego zmieniają się diametralnie. Dzieje się tak dlatego, że osobliwość, którą napotka statek kosmiczny, jest bardzo miękka i może zapewnić bardzo płynne przejście.

Powodem, dla którego jest to możliwe, jest to, że odpowiednia osobliwość wewnątrz wirującej czarnej dziury jest technicznie „słaba”, a zatem nie uszkadza obiektów, które z nią oddziałują. Na pierwszy rzut oka fakt ten może wydawać się intuicyjny. Ale można o tym myśleć jako o analogii do powszechnego doświadczenia szybkiego przesuwania palcem po płomieniu świecy, który ma prawie 2000 stopni, bez poparzenia.

Eksperci badają fizykę czarnych dziur od ponad dwóch dekad. W 2016 roku do kultury masowej koncept ten zaimplementował Christopher Nolan z filmem Interstellar, gdzie Cooper (postać grana przez Matthew McConaugheya) przeżył wpadnięcie do głębin Gargantua, fikcyjnej supermasywnej, szybko wirującej czarnej dziury o masie 100 milionów razy większej niż nasze Słońce. Film Interstellar powstał na podstawie książki laureata Nagrody Nobla, astrofizyka Kipa Thorne'a, a fizyczne właściwości Gargantui są kluczowe dla fabuły tego hollywoodzkiego filmu.

Opierając się na pracy wykonanej przez fizyka Amosa Ory'ego dwie dekady wcześniej naukowcy zbudowali model komputerowy, który rejestruje większość podstawowych efektów fizycznych statku kosmicznego lub dowolnego dużego obiektu wpadającego do dużej obracającej się czarnej dziury Sagittarius A* .

Odkryto, że ​​w każdych warunkach obiekt wpadający do wirującej czarnej dziury nie doświadcza nieskończenie dużych efektów, gdy przechodzi przez tak zwaną osobliwość wewnętrznego horyzontu dziury. Jest to osobliwość, której obiekt wchodzący do wirującej czarnej dziury nie może ominąć ani uniknąć. Co więcej, w odpowiednich okolicznościach efekty te mogą być znikome, co sprawia, że ​​przejście przez osobliwość jest całkiem wygodne. W rzeczywistości spadający przedmiot może w ogóle nie odczuwać zauważalnego uderzenia. Zwiększa to wykonalność wykorzystania dużych obracających się czarnych dziur jako portali do podróży w nadprzestrzeń.

Odkryto również cechę, która nie była wcześniej w pełni doceniana czyli efekt osobliwości w kontekście obracającej się czarnej dziury doprowadziłby do szybko rosnących cykli rozszerzania się i kurczenia statku kosmicznego. Ale w przypadku bardzo dużych czarnych dziur, takich jak Gargantua, siła tego efektu byłaby bardzo mała. Dlatego statek kosmiczny i wszyscy ludzie na pokładzie nie byliby w stanie go wykryć.

Ważną kwestią jest to, że efekty te nie rosną w nieskończoność; w rzeczywistości pozostają skończone, chociaż naprężenia w statku kosmicznym mają tendencję do zwiększania się w nieskończoność, gdy zbliżają się do czarnej dziury. W kontekście tego modelu istnieje kilka ważnych upraszczających założeń i wynikających z nich zastrzeżeń. Głównym założeniem jest to, że omawiana czarna dziura jest całkowicie odizolowana, a zatem nie podlega ciągłym zakłóceniom ze źródła, takiego jak inna gwiazda w jej pobliżu, a nawet padającemu na nią promieniowaniu.

Choć założenie to pozwala na istotne uproszczenia, warto zauważyć, że większość czarnych dziur jest otoczona materią kosmiczną – pyłem, gazem, promieniowaniem. Dlatego naturalną kontynuacją prac nad tym zagadnieniem byłoby przeprowadzenie podobnych badań w kontekście bardziej realistycznej astrofizycznej czarnej dziury. Podejście polegające na wykorzystaniu symulacji komputerowej do badania wpływu czarnej dziury na obiekt jest bardzo powszechne w dziedzinie fizyki czarnych dziur. Nie trzeba dodawać, że nie mamy jeszcze możliwości przeprowadzania rzeczywistych eksperymentów w czarnych dziurach lub w ich pobliżu, więc naukowcy zwracają się ku teorii i modelowaniu, aby pogłębić wiedzę, dokonując przewidywań i nowych odkryć.