Наш всесвіт може міститися всередині чорної діри, яка сама є частиною ще більшого всесвіту. Водночас, всі чорні діри, досі знайдені в нашому всесвіті — від мікроскопічних до надмасивних — можуть стати дверцятами в альтернативні й неочікувані світи.
Згідно з новою теорією, чорна діра є фактично тунелем (типу червоточини або кротової нори) між всесвітами. Те, що поглинає чорна діра протягом свого існування, не зникає в прірві сингулярності — загадковій космічній структурі, природу якої дотепер не змогли пояснити космологи, — а вивергається фонтаном на іншому кінці чорної діри як своєрідна «біла діра». Так, в кількох словах, можна викласти основні положення цієї теорії.
Надмасивна чорна діра міститься всередині галактики Кентавр А. Фото з сайту https://news.nationalgeographic.com.
У статті, оприлюдненій в журналі Physics Letters B, фізик університету Індіани Нікодем Поплавський (Nikodem Poplawski) викладає нові математичні моделі спірального руху матерії, яка потрапляє в чорну діру. Його рівняння вказують на те, що такі «канали» є альтернативою «просторово-часовим особливостям», які Альберт Айнштайн передбачив в центрі чорних дір.
Відповідно до рівнянь Ейнштейна для загальної теорії відносності, ці червоточини виникають кожного разу, коли матерія в цій ділянці стає надто щільною, як це має статися в надто щільному «серці» чорної діри.
Теорія Ейнштейна вказує на те, що кротові нори не займають місця — безтілесні, нескінченно щільні й нескінченно гарячі. Ця концепція, підтримана численними непрямими доказами, настільки дивна і незвична, що більшість науковців сприймає її з багатьма застереженнями. Якщо Поплавський має рацію, то їм доведеться рівень свого скепсису трішки пригасити.
Згідно з новими рівняннями, матерія чорних дір поглинається і зникає, фактично покидає наш всесвіт, стаючи будівельними блоками для галактик, зір і планет в іншій реальності — іншому всесвіті.
Схема взаємодії чорної діри та білої діри. Фото з сайту https://news.nationalgeographic.com.
Уявлення про чорні діри, як червоточини, може пояснити деякі загадки сучасної космології, зауважив Поплавський. Наприклад, теорія Великого Вибуху говорить про те, що Всесвіт почався з сингулярності. Але вчені не мають задовільного пояснення того, як могла сформуватися ця сингулярність.
«Якщо наш Всесвіт був породжений білою дірою, а не сингулярністю», — говорить Поплавський, — «це дозволить вирішити проблему сингулярності чорної діри, а також сингулярність Великого Вибуху». Червоточини можуть також пояснити вибухи, що спричиняють появу гамма-променів, другий за потужністю вибуховий процес у Всесвіті після Великого Вибуху. Сплески гамма-променів трапляються у Всесвіті на великих від нас відстанях. Вони, здається, пов’язані з вибухами зір в далеких галактиках, але їх точні джерела є загадкою.
Поплавський вважає, що ці спалахи можуть бути викидами речовини з інших всесвітів. Матерія, за його словами, може перетікати в наш всесвіт через надмасивні чорні діри — червоточини — в серцях цих галактик. Щоправда, як це відбувається насправді, незрозуміло — теоретики цей процес поки-що не можуть описати рівняннями.
«Це свого роду божевільна ідея, але хто знає?», — сказав Поплавський. Є принаймні один спосіб перевірити його теорію: деякі чорні діри в нашому всесвіті обертаються, і якщо він народився всередині чорної діри, обертання якої синхронізовано з його обертанням, то, очевидно, мав успадкувати обертання материнського об’єкта. «Якщо майбутні експерименти покажуть, що наш всесвіт обертається у потрібному напрямку, це буде непрямими доказами положень теорії червоточин», — підкреслив Поплавський.
Теорія червоточин також може допомогти пояснити, чому певні особливості нашого всесвіту відхиляються від теоретичних передбачень. Деякі висновки наявних теорій Великого Вибуху передбачають, що після нього кривизна Всесвіту має зростати з часом, і тепер, через 13,7 мільярдів років, ми, схоже, перебуваємо на поверхні замкнутого сферичного всесвіту. Але спостереження не підтверджують цього передбачення, бо Всесвіт є плоским у всіх напрямках. Ба більше, дані про випромінювання з часу дуже раннього Всесвіту показують, що його температура після Великого Вибуху всюди була однаковою.
Це означає — найдальші об’єкти, які ми бачимо на протилежних горизонтах Всесвіту, були колись достатньо близько, щоб взаємодіяти і перебувати в рівновазі, як молекули газу в герметичній камері. Знову ж таки, спостереження не відповідають прогнозам, бо об’єкти, найвіддаленіші один від одного у спостережуваному Всесвіті, лежать один від одного так далеко, що час, потрібний для переміщення між ними зі швидкістю світла, перевищує вік Всесвіту.
Теорія інфляції стверджує, що незабаром після появи Всесвіту він зазнав бурхливого зростання, протягом якого простір сам розширювався зі швидкістю, більшій від швидкості світла. Розширення, за долі секунди, розтягнуло Всесвіт з розміру, меншого від атома, до астрономічних масштабів. Таким чином, Всесвіт виглядає плоским, бо сфера, на якій ми перебуваємо, надзвичайно велика з нашого погляду — так само, як сфера Землі здається плоскою для того, хто стоїть на полі. Інфляція також пояснює, як об’єкти, дуже віддалені один від одного, могли колись лежати досить близько і взаємодіяти.
Але, припускаючи, що інфляція є реальною, астрономам завжди було важко пояснити, чим вона викликана. Саме тут до нагоди стає нова теорія червоточин. За словами Поплавського, деякі теорії інфляції передбачають, що вона була спричинена «екзотичною матерією» — теоретичною сутністю, яка відрізняється від нормальної матерії, зокрема, тим, що сила тяжіння не притягує її, а відштовхує. Поплавський, спираючись на свої рівняння, вважає, що така екзотична матерія може утворитися, коли деякі з перших масивних зір колапсували і стали червоточинами.
«Там може бути деякий зв’язок між екзотичною речовиною, яка утворює червоточини, та іншою екзотичною речовиною, яка викликала інфляцію», — зауважив він.
Запропонована Поплавським модель не перша, яка передбачає наявність інших всесвітів у чорних дірках. Деміен Еассон (Damien Easson), фізик-теоретик з США, дещо з’ясував своїми дослідженнями чорних дір.
«Нове в теорії Поплавського — це розв’язок для червоточин в загальній теорії відносності, які утворюють прохід від зовнішньої чорної діри до нового всесвіту. У наших дослідженнях ми просто припускали, що таке рішення може існувати, але Поплавський знайшов фактичний розв’язок», — підкреслив Еассон (він не брав участі в цій роботі), посилаючись на рівняння Поплавського.
«Проте, ця ідея все ще дуже спекулятивна» — зауважив Еассон. Він сказав: «Чи можлива ідея? Так. Чи вірогідний сценарій? Я поняття не маю. Але це, безумовно, цікава можливість. Майбутня робота з урахуванням ефектів теорії квантової гравітації — вивчення сили тяжіння на субатомному рівні — може уточнити рівняння та потенційно підтримати або спростувати теорію Поплавського».
«Загалом теорія червоточини є цікавою, але не проривом у поясненні витоків нашого всесвіту», — зауважив Андреас Альбрехт (Andreas Albrecht), фізик з Каліфорнійського університету, який також не був залучений до нового дослідження. Говорячи про те, що наш всесвіт був створений виплеснутою з материнського всесвіту матерією, теорія просто змінює первісну подію створення альтернативною реальністю. Іншими словами, теорія не пояснює, як виник материнський всесвіт, або чому він має властивості, притаманні нашому всесвіту, обмежуючись зауваженням про що, що вони дісталися йому в спадок.
«Там справді є нагальні проблеми, які ми намагаємося вирішити, і незрозуміло, яка з них пропонує реальне просування вперед», — зазначає Альбрехт. Однак, він не знаходить інших ідей для пояснення існування універсальних містків для червоточин, окрім ідеї особливостей чорної діри, і він зауважує, що відкидає нову теорію лише тому, що вона звучить трохи незвично.
«Все, про що йдеться в цьому дослідженні, досить дивне», — підкреслив Альбрехт. «Ви не можете сказати, чи існує ще менш дивна ідея, яка могла би перемогти в такому двобої».
За інф. з сайту https://news.nationalgeographic.com підготував Георгій Ковальчук
