Новое исследование показало, что белые дыры, — которые теоретически являются противоположностью черных дыр, — возможно, составляют заметную часть таинственной темной материи. И некоторые из этих странных белых дыр вполне могли образоваться до Большого Взрыва, говорят ученые.
Темные дыры обладают такой гравитационной силой, что даже свет, самая быстрая штука во Вселенной, не способен ее преодолеть. Окружность вокруг центра черной дыры, известная как “точка невозврата”, называется горизонтом событий.
Существование черных дыр предсказал еще Альберт Эйнштейн в общей теории относительности. Другим его предсказанием были как раз “белые дыры”, которые были противоположностью черных. В то время как ничто не может вырваться из черной дыры, ничто не может проникнуть в белую.
Прошлые исследования позволили сделать предположение, что черные и белые дырысвязаны: материя и энергия “падают” в черную дыру и потенциально появляются из белой, либо где-то в другой точке космоса, либо вообще в другой вселенной (wiki: Мультивселенная). В 2014-м году физик-теоретик Карло Ровелли из Университета Экс-Марселя (Франция) и его коллеги выдвинули предположение, что черные и белые дыры могут быть связаны другим образом: когда черная дыра умирает, она, возможно, превращается в белую.
В 1970-х годах физик-теоретик Стивен Хокинг подсчитал, что все черные дыры испаряются за счет выделения изулучения. И те черные дыры, которые выделяют больше, чем получают, должны в итоге сжиматься и исчезать.
И все же Ровелли и его коллеги предположили, что уменьшающаяся черная дыра не может исчезнуть, если пространство-время действительно является квантовым — т.е. состоящим из неделимых частичек, известных как кванты. Ученые давно пытаются создать общую теорию, которая могла бы объяснить все силы во вселенной, и для этого они пробуют объединить общую относительность, объясняющую природу гравитации, с квантовой механикой, которая способна описать поведение всех известных частиц. Согласно исследованиям, в этой общей теории пространство-время должно быть как раз квантовым.
В работе 2014-го года Ровелли с коллегами предположили, что как только черная дыра испаряется до состояния, когда она уже не может сжиматься, потому что не позволит пространство-время, умирающая черная дыра возрождается в белую.
“Мы пришли к выводу, что черная дыра становится белой в конце своего испарения,” — поделился Ровелли с интернет-изданием Space.com.
Общепринятая (на данный момент) теория гласит: черные дыры образуются, когда массивные звезды взрываются в суперновые. Давление от взрыва сжимает останки в бесконечно плотные точки — сингулярности, которые и становятся ядрами черных дыр. Ровелли с коллегами уже вычислили, что черной дыре с массой солнца понадобится в квадриллион раз больше времени, чем возраст нашей вселенной, чтобы превратиться в белую дыру.
Кстати, в ранних работах 1960-х и 1970-х делались выводы, что черные дыры могли образоваться в первую секунду после Большого Взрыва как следствие случайных плотных скоплений материи в еще горячей и стремительно расширяющейся новорожденной Вселенной. Особо плотные зоны могли взрываться и образовывать черные дыры. Эти первичные черные дыры были бы намного меньше, чем “звездные” черные дыры, и могли быстро истощиться, образовав белые дыры, все это в рамках возраста нашей вселенной, отмечает Ровелли.
Даже белые дыры микроскопического диаметра могут быть очень массивны, также как черные дыры величиной с песчинку могут весить больше луны. И вот Ровелли и его со-автор по исследованию Франчаска Видотто из Университета Страны Басков (Испания) предположили, что эти микроскопические белые дыры могут составлять темную материю.
Хотя по предположениям ученых темная материя составляет до 80% всей материи во вселенной, никто не знает, из чего она состоит. Как ясно из ее названия, темная материя невидима: она не выделяет, не отражает и даже не блокирует свет. В результате, на данный момент единственный известный нам способ отследить темную материю — по ее гравитационному воздействию на обычную материю — ту, из которой состоят звезды и галактики. Природа темной материи на данный момент остается одной из самых больших загадок в науке.
Наша “местная” плотность темной материи, если оценивать по движению соседних с Солнцем звезд, равняется примерно 1% массы Солнца на кубический парсек, т.е. примерно 34.7 кубических световых года. Чтобы выразить эту плотность в белых дырах, ученые подсчитали, что на 10,000 кубических километров требуется одна микроскопическая белая дыра — которая будет меньше протона, около одной миллионной грамма, что сравнимо с массой 12.7 мм человеческого волоса.
Эти белые дыры не выделяют излучение, а так как она намного меньше длины волны света, они остаются невидимыми. Если протон столкнется с одной из таких белых дыр, белая дыра “просто отскочет в сторону, — говорит Ровелли. — Они не могут ничено поглотить.” Если же черная дыра наткнется на одну и таких белых дыр, результатом будет чуть большая черная дыра, добавил он. Ровелли и Видотто не остановились на идее о невидимых микроскопических белых дырах, существующих с начала времен. Он также предположили, что некоторые из этих белых дыр родились до Большого взрыва. В последующих исследованиях они изучат, как такие белые дыры из предшествующей вселенной могут помочь в объяснить, почему время в нашей сегодняшней вселенной течет только в одну сторону, но не назад, отметил Ровелли.
