Nedavno su naučnici iz Južnoafričke Republike analizirali matematiku neutronskih zvijezda i uporedili je s postojećim shvatanjem takozvane “strijele vremena”, ideje prema kojoj vrijeme neprestano teče unaprijed, a ne unazad ili u nekakvim petljama i promjenjivim smjerovima.
Njihova analiza pokazala je da u određenim uslovima ekstremno snažna gravitacija neutronske zvijezde potpuno mijenja tu matematiku i stvara zasebnu strijelu vremena koja se kreće u suprotnom smjeru od uobičajenog. Posmatrano kroz matematičke modele, takve neutronske zvijezde zapravo kolabiraju unazad kroz vrijeme. Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu European Physical Journal C.
Naučnici su se fokusirali na takozvane epošne funkcije, matematičke modele koji opisuju ključna svojstva prostor-vremena. Te funkcije pomažu i u razumijevanju strijele vremena jer mjere entropiju, odnosno postepeni prijelaz sistema iz uređenog u neuređeno stanje.
U istraživanju su posebno analizirani parametri poput Riccijevog skalara zakrivljenosti, Riccijevog kvadrata, Kretschmannovog skalara i Weylovog tenzora. Upravo oni omogućavaju naučnicima da izračunaju kako se prostor-vrijeme savija, deformiše, širi ili skuplja pod utjecajem ogromne gravitacije.
Kozmolozi već dugo pokušavaju objasniti jednu od najvećih misterija svemira: kako je rani svemir mogao imati vrlo nisku entropiju, dok danas živimo u kosmosu koji djeluje kao da se nalazi na “kasnijem” kraju strijele vremena. Jedna od teorija jeste da u svemiru možda postoje procesi ili regije u kojima vrijeme lokalno teče unazad.
Kako bi to provjerili, istraživači su matematički uporedili epošne funkcije gravitacijskog kolapsa s funkcijama koje opisuju zakrivljenost i strukturu prostor-vremena. Model su temeljili na prethodnim istraživanjima u kojima je zakrivljenost prostor-vremena korištena za proučavanje neobičnih faza neutronskih zvijezda.
Neutronske zvijezde inače predstavljaju jedne od najekstremnijih objekata u svemiru. Iako su zapravo jezgre mrtvih zvijezda, po mnogim se svojstvima ponašaju slično crnim rupama. Toliko su guste da bi neutronska zvijezda široka svega nekoliko kilometara mogla imati veću masu od našeg Sunca.
Kada prolaze kroz aktivni kolaps, naučnici ih nazivaju “nestabilnima”, što se odnosi na njihovo energetsko stanje. U ovom istraživanju naučnici su matematički smjestili nestabilnu neutronsku zvijezdu u model prostor-vremena i pratili kako se tokom vremena mijenjaju vrijednosti ključnih parametara.
Rezultati su pokazali da epošne funkcije povezane s gravitacijskim kolapsom postepeno opadaju kako kolaps napreduje, što upućuje na lokalno smanjenje entropije.
Na prvi pogled to možda ne djeluje spektakularno, ali upravo smanjenje entropije predstavlja jedan od mogućih znakova da vrijeme, barem lokalno, teče unazad. Naučnici to slikovito upoređuju sa situacijom u kojoj se pasta za zube sama vraća nazad u tubu.
Istraživači navode da ih ovakav rezultat nije potpuno iznenadio jer gravitacijska entropija pogoduje grupisanju materije, dok klasična entropija teži raspršivanju i širenju sistema. Drugim riječima, između te dvije vrste entropije postoji stalna “borba”, a ekstremno snažna gravitacija može promijeniti ravnotežu između njih.
Na kraju rada naučnici ističu da njihovo istraživanje predstavlja tek jedan korak u širem pokušaju kozmologije da preciznije objasni gravitaciju, zakrivljenost prostor-vremena i prirodu vremena. Svaki novi model, smatraju, može pomoći u razumijevanju fundamentalnih procesa svemira i otvoriti vrata budućim otkrićima.
