Gravitačná singularita

Gravitačná singularita sa vyskytuje, keď astrofyzický model, spravidla založený na všeobecnej teórii relativity, predpokladá bod nekonečnej zakrivenosti časopriestoru. Tento pojem je úzko spätý s matematickým významom pojmu „singularita“: gravitačná singularita sa vyskytne, ak z rovníc dostaneme matematickú singularitu.

Kozmologický model vesmíru, zahŕňajúci Veľký tresk, obsahuje gravitačnú singularitu na začiatku času (t=0). V „singularite Veľkého tresku“ model predpovedá, že hustota vesmíru a zakrivenie časopriestoru sú paradoxne nekonečné. Avšak, základný model Veľkého tresku neobsahuje kvantové efekty, takže sú jeho predpovede platné až od chvíle krátko po navrhovanej singularite.

Singularita tiež existuje vnútri čiernej diery, kde všeobecná teória relativity predpokladá oblasť nekonečného zakrivenia. V nerotujúcej čiernej diere sa singularita nachádza v jedinom bode súradnicového systému modelu a nazýva sa „bodová singularita“. V rotujúcej čiernej diere sa singularita nachádza na kruhu a nazýva sa „kruhová singularita“. Rotujúcim čiernym dieram sa niekedy tiež hovorí Kerrove čierne diery. 

Až do začiatku 90. rokov minulého storočia sa myslelo, že všeobecná teória relativity skrýva každú singularitu za horizontom udalostí, čím robí existenciu nahej singularity nemožnou. To je známe ako princíp kozmickej cenzúry (po anglicky cosmic censorship principle). Avšak v roku 1991 previedli Stuart Shapiro a Saul Teukolsky počítačové simulácie rotujúceho disku prachu, ktoré naznačili, že všeobecná teória relativity povoľuje nahé singularity. Ako by tieto objekty vyzerali nie je zatiaľ známe. Tiež nie je známe, či by sa singularity objavili, keby sa odstránili zjednodušujúce predpoklady, ktoré boli použité, aby sa vôbec mohli simulácie uskutočniť. 

Mnohí fyzici veria, že gravitačné singularity sú „nefyzikálne“, mysliac tým, že všeobecná teória relativity nakoniec upúšťa od presného popisu gravitácie niekde v okolí oblasti, ktorá by inak bola singularitou. Všeobecne sa predpokladá, že teória kvantovej gravitácie - teória, ktorá zjednocuje všeobecnú teóriu relativity s kvantovou mechanikou - by poskytla lepší opis toho, čo sa nachádza tam, kde všeobecná teória relativity predpokladá singularitu. Žiadna teória kvantovej gravitácie však zatiaľ nebola experimentálne potvrdená.

Astrofyzika