На цій фотографії космічний телескоп "Хаббл" на цій фотографії представляє розподіл темної речовини в галактичному скупченні Abell 3827 як сині контурні лінії.
(Зображення: © ESO / R. Massey)
Нові дослідження виявляють, що білі діри, теоретично точні протилежності чорних дір, можуть становити основну частину загадкової темної речовини, яка, як вважається, становить більшу частину речовини у Всесвіті. І деякі з цих химерних білих дір можуть навіть передувати Великому вибуху, вважають дослідники.
Чорні діри мають гравітаційні тяги настільки потужні, що навіть світло, найшвидша річ у Всесвіті, не зможе уникнути їх. Невидима сферична межа, що оточує серцевину чорної діри, що позначає її точку неповернення, відома як її горизонт подій. [Зображення: Чорні діри Всесвіту]
Чорна діра - одне з прогнозів теорії загальної відносності Ейнштейна. Інша відома як біла діра, яка схожа на чорну діру в зворотному напрямку: тоді як з горизонту подій чорної діри ніщо не може втекти, нічого не може потрапити в горизонт подій білої діри.
Попередні дослідження дозволяють припустити, що чорні діри та білі діри пов'язані між собою, при цьому матерія та енергія потрапляють у чорну діру, яка, можливо, виходить із білої діри або в іншому просторі, або в іншому всесвіті цілком. У 2014 році Карло Ровеллі, фізик-теоретик з університету Екс-Марселя у Франції, та його колеги припустили, що чорні діри та білі діри можуть бути пов’язані по-іншому: Коли чорні діри вмирають, вони можуть стати білими дірами.
У 1970-х фізик-теоретик Стівен Хокінг підрахував, що всі чорні діри повинні випаровуватися масою, випромінюючи випромінювання. Чорні діри, які втрачають більше маси, ніж вони отримують, як очікується, зменшаться і зрештою зникнуть.
Однак Ровеллі та його колеги припустили, що стискаються чорні діри не можуть зникнути, якби тканина простору та часу була квантовою - тобто виготовлена з неподільних величин, відомих як кванти. Простір-час - це квантове дослідження, яке прагне об'єднати загальну відносність, яка може пояснити природу гравітації, з квантовою механікою, яка може описати поведінку всіх відомих частинок, в єдину теорію, яка може пояснити всі сили Всесвіту .
У дослідженні 2014 року Ровеллі та його команда припустили, що, як тільки чорна діра випарується до такої міри, коли вона не зможе більше зменшуватися, оскільки простору-часу не вдасться втиснути у щось менше, вмираюча чорна діра потім відскочить, утворюючи білий отвір.
"Ми натрапили на той факт, що чорна діра стає білою дірою в кінці її випаровування", - сказав Ровеллі для Space.com.
В даний час, як вважається, чорні діри утворюються, коли масивні зірки гинуть у гігантських вибухах, відомих як наднови, які стискають їх трупи в нескінченно щільні точки, відомі як особливості в серцях чорних дір. Равеллі та його колеги раніше оцінювали, що для перетворення у білу діру знадобиться чорна діра масою, рівна масі сонця, приблизно в чотири мільйони разів більше, ніж теперішній вік Всесвіту. [Фотографії Супернової: Чудові образи зіркових вибухів]
Однак попередні роботи в 1960-х і 1970-х роках припускали, що чорні діри також могли виникнути через секунду після Великого вибуху через випадкові коливання щільності в гарячому, швидко розширюваному всесвіті новонародженого. Ділянки, де ці коливання концентрували речовину разом, могли руйнуватися, утворюючи чорні діри. Ці так звані споконвічні чорні діри були б набагато меншими, ніж чорні діри зоряної маси, і могли загинути, утворюючи білі діри протягом життя Всесвіту, відзначили Ровеллі та його колеги.
Навіть білі діри з мікроскопічним діаметром все-таки можуть бути досить масивними, так як чорні діри, менші за піщане зерно, можуть важити більше, ніж Місяць. Тепер Ровеллі та співавтор дослідження Франческа Відотто з університету країни Басків в Іспанії припускають, що ці мікроскопічні білі діри можуть утворювати темну речовину.
Хоча, як вважається, темна матерія становить п'ять-шосту частину всієї матерії у Всесвіті, вчені не знають, з чого вона складається. Як випливає з назви, темна матерія невидима; він не випромінює, не відбиває і навіть не блокує світло. Як наслідок, темну речовину в даний час можна відслідковувати лише завдяки її гравітаційним впливам на звичайну матерію, таку, яка утворює зірки та галактики. Природа темної матерії в даний час є однією з найбільших загадок науки.
Локальна щільність темної речовини, як передбачає рух зірок біля Сонця, становить приблизно 1 відсоток маси сонця на кубічний парсек, що становить приблизно 34,7 кубічних світлових років. Щоб врахувати цю щільність з білими дірами, вчені підрахували, що одна крихітна біла дірка - набагато менша за протон і приблизно мільйонну граму, що дорівнює приблизно масі "півсантиметра людського волосся" Ровеллі сказав - потрібен на 2400 кубічних миль (10 000 кубічних кілометрів).
Ці білі діри не випромінювали б жодного випромінювання, і оскільки вони набагато менші за довжину хвилі світла, вони були б непомітними. Якщо протон трапив удари по одній з цих білих дірок, біла діра "просто відскочить", сказав Ровеллі. "Вони нічого не можуть проковтнути". Якби чорна діра зіткнулася з однією з цих білих дірок, результатом цього стала б одна більша чорна діра, додав він. Наче ідея про невидимі, мікроскопічні білі діри з зорі часу були недостатньо дикими, Ровеллі та Відотто далі припустили, що деякі білі діри у цьому Всесвіті можуть насправді передувати Великому вибуху. Майбутні дослідження вивчать, як подібні білі діри з попереднього Всесвіту можуть допомогти пояснити, чому час тече лише в цьому поточному Всесвіті, а не в зворотному напрямку, сказав він.
Ровеллі та Відотто детально розкрили свої висновки в Інтернеті 11 квітня в доповіді, що подається на щорічний конкурс Фонду досліджень гравітації для нарисів з гравітації.
