Чорна діра може бути дверима в альтернативну реальність

Як частина космічної матрьошки, наш всесвіт може знаходитися усередині чорної діри, яка сама по собі є частиною великого всесвіту. Усі чорні діри, виявлені в нашому Всесвіті, – від мікроскопічних до надмасивних – можуть бути дверними отворами в альтернативні реальності. Одна з останніх теорій «галюциногенів» свідчить, що чорна діра є тунелем між всесвітами – щось на зразок червоточини. Чорна діра не колапсує в одну точку, як передбачалося, а переходить в «білу діру» на іншому кінці чорної діри.

У статті, опублікованій в журналі Physics Letters B, фізик з Університету Індіани Нікодем Поплавский представив нову математичну модель спіралевидного руху матерії, що падає в чорну діру. Його рівняння показують, що така червоточина є життєздатними альтернативами сингулярностям простору-часу, які, як припускав Альберт Ейнштейн, знаходяться в центрі чорних дір.

Згідно з рівняннями загальної теорії відносності Ейнштейна, сингулярности створюються, коли матерія в регіоні стає занадто щільною, як в надщільному серці чорної діри.

Теорія Ейнштейна припускає, що сингулярности не займають простори, нескінченно щільні і нескінченно гарячі, – що, в принципі, підтримується численними непрямими доказами, але і досі залишається важко зрозумілою для багатьох учених.

Якщо Поплавский правий, може і розуміти не потрібно буде.

Відповідно до нових рівнянь, матерія, яку поглинає і, мабуть, знищує чорна діра, стає будівельним матеріалом для галактик, зірок і планет в іншій реальності.

Чи можуть червоточину вирішити загадку Великого Вибуху?

Поплавский говорить, що розуміння чорних дір як червоточини може пояснити певні загадки в сучасній космології. Приміром, теорія великого вибуху стверджує, що всесвіт розпочався з сингулярности. Але учених не влаштовує пояснення того, як така сингулярність могла утворитися спочатку. Якщо наш всесвіт народився з білої діри, а не з сингулярности, «це вирішує проблему сингулярностей чорних дір і сингулярности великого вибуху».

Червоточина також може пояснювати гамма-всплески, другі по силі вибухи у всесвіті після Великого Вибуху. Гамма-всплески виникають на периферії відомого всесвіту. Їх пов’язують з надновими, або смертю зірок, в далеких галактиках, але їх точні джерела є загадкою. Поплавский припускає, що сплески можуть бути викидами речовини з альтернативних всесвітів. Матерія проникає в наш всесвіт через надмасивні чорні діри – червоточини – в серцях галактик, хоча і незрозуміло, як це можливо.

«Ідея божевільна, але хто знає»?, – говорить учений.

Є щонайменше один спосіб перевірити теорію Поплавского. Деякі з чорних дір в нашому всесвіті обертаються, і якщо наш всесвіт народився усередині такої ж чорної діри, що оберталася, значить, вона повинна успадкувати обертання батьківського об’єкту. Якщо майбутні експерименти покажуть, що наш всесвіт обертається в передбачуваному напрямі, це може бути непрямим доказом теорії червоточини.

Чи можуть червоточину робити «екзотичну матерію»?

Теорія червоточини може також пояснити, чому деякі особливості нашого всесвіту відхиляються від того, що передбачає теорія, згідно з фізиками. Ґрунтуючись на Стандартній моделі фізики, після Великого Вибуху кривизна Всесвіту повинна збільшуватися з часом, тому через 13,7 мільярда років, тобто сьогодні, ми повинні сидіти на поверхні замкнутого сферичного Всесвіту.

Проте спостереження показують, що Всесвіт плоский на всіх напрямках. Крім того, дані світла від юного Всесвіту показують, що температура після великого вибуху була приблизно однакова скрізь. Це означає, що найдальші об’єкти, які ми бачимо на протилежному кінці всесвіту, були досить близькі один до одного і знаходилися в рівновазі, як молекули газу в герметичній камері.

І знову ж таки, спостереження не відповідають пророцтвам, оскільки протилежні об’єкти у відомому всесвіті настільки далекі один від одного, що час, який знадобиться на подорож між ними на швидкості світла, перевищує вік всесвіту.

Щоб пояснити розбіжності, астрономи розробили інфляційну теорію.

Інфляція говорить про те, що незабаром після того, як був створений Всесвіт, вона спостерігала швидкий ривок зростання, впродовж якого сам простір розширювався зі швидкістю, що перевищує світлову. Всесвіт розтягнувся від розмірів атома до астрономічних пропорцій за частку секунди.

Всесвіт тому здається плоским, оскільки ми знаходимося на сфері, яка надзвичайно велика на наш погляд; так і Земля здається плоскою для того, хто стоїть в полі.

Інфляція також пояснює, як об’єкти, які знаходяться далеко один від одного, колись могли знаходитися досить близько, щоб взаємодіяти. Але якщо навіть припустити, що інфляція реальна, астрономи щосили намагаються пояснити, чим вона була викликана. І тут-то на допомогу приходить нова теорія червоточини.

Згідно з Поплавським, деякі інфляційні теорії говорять, що подія була викликана «екзотичною матерією», теоретичною субстанцією, яка відрізняється від нормальної матерії частково тому, що відштовхується, а не притягується під дією сили гравітації. На основі цих рівнянь Поплавський дійшов висновку, що така екзотична матерія могла виникнути, коли деякі з перших масивних зірок колапсували і перетворилися на червоточину.

«Можливо, мала місце деяка взаємодія екзотичної матерії, яка утворила червоточину, і екзотичної матерії, яка викликала інфляцію», – говорить він.

Рівняння червоточини – «хороше рішення»

Нова модель не стала першою, такою, що припустила, що інші всесвіти існують усередині чорних дір. Дэміен Іссон, фізик-теоретик з університету Арізони, раніше вже припускав таке.

«Що нового? Те, що рішення червоточини є переходом від зовнішньої частини чорної діри до внутрішності нового всесвіту«, – говорить Іссон, що не брав участі в дослідженні Поплавського. – »Ми просто припускали, що таке рішення могло бути, але Поплавский його знайшов».

Проте, ідея здається Іссону суперечливою.

«Чи можливо це? Так. Чи вірогідний такий сценарій? Навіть не знаю. Але це однозначно цікаво».

Майбутня робота у сфері квантової гравітації – дослідженні гравітації на субатомному рівні – уточнить рівняння і потенційно підтвердить або спростує теорію Поплавського.

У теорії червоточини немає нічого дивовижного

В цілому, теорія червоточини цікава, але не проривна, не проливає світло на походження всесвіту, вважає Андреас Альбрехт, фізик з Каліфорнійського університету в Девісі, який також не брав участі в дослідженні.

Стверджуючи те, що наш всесвіт був створений зі шматка матерії від батьківського всесвіту, теорія просто зміщає подію виникнення усього сущого в альтернативну реальність. Іншими словами, вона не пояснює, як виник батьківський всесвіт або чому наша має саме такі властивості – більше того, властивості повинні наслідувати, а значить батьківський всесвіт буде таким же.

«Є декілька актуальних проблем, які ми намагаємося вирішити, і незрозуміло, до чого усе це приведе», – говорить він, відмічаючи дослідження Поплавского.

Проте, Альбрехт не знаходить ідею червоточини, що зв’язує всесвіти, «дивною», чим ідею сингулярностей в чорних дірах, і він не збирається відмовлятися від нової теорії тільки тому, що вона виглядає злегка просунутою.

«Все, чим займаються люди в цій сфері, досить дивне», – говорить він. – »Ви не маєте права стверджувати, що переможе менш дивна ідея, тому що цього не станеться, ні за яких обставин».