Може ли други вселени да ни се струват черни дупки?
Международен екип от учени е изказал предположение, че някои от черните дупки в действителност могат да представляват други вселени. Възможно е в тях да съществуват собствени галактики, планети и разумен живот. Но това е достъпно само за наблюдатели, които се намират вътре в този отделен космос. Обитателите на нашата Вселена виждат чуждата безкрайна вселена като черна дупка със скромни размери. Ние можем да откриваме подобни дупки-вселени с помощта на действащите сега телескопи. И това, което е още по-удивително е, че такива „капсулирани светове“ могат да сa от тъмна материя. До такива неочаквани изводи са стигнали учени от САЩ, Япония и Тайван, резултатите от чиeто изследване са публикувани в списание Physical Review Letters.
Богати вътрешни светове
Съгласно законите на квантовата физика, даже в пустотата енергията не може да бъде постоянно равна на нула. Тя изпитва колебания и единствено нейното средно значение е равно на нула. Амплитудата на тези колебания обикновено е много малка, но изключително рядко могат да се случват и големи отклонения.
Както смятат повечето учени, особено голямо смущение се е случило преди 13,8 милиарда години, което е породило и нашата Вселена. То е предизвикало взривно разширяване на пространството и появата на материята в сегашния и вид. Началото на това катастрофално разширение ни е известно като Големия взрив.
Това описание не може да бъде наречено общоприето, но е най-популярния отговор сред специалистите за това какво е довело до Големия взрив. Оттам започват по-спорните, но и доста привлекателни, теоретични постановки.
Някои теоретици смятат за напълно възможно, смущенията, пораждащи вселените, да са протичали нееднократно и вселените да са се появявали вътре във вече съществуващи светове.
В такава „дъщерна вселена“ може да възникне собствена материя, а също така галактики, звезди и разумни същества. Но това може да бъде наблюдавано само отвътре. За нас, които се намираме отвън, тази друга вселена ще ни изглежда като нормална черна дупка. Ние по никакъв начин не можем да попаднем в пространство-времето на другата вселена. Евентуалните нейни обитатели също така единствено ще се досещат за нашето съществуване.
Може да се случи така, че смущението, породило новата вселена, да е много слабо. В този случай тя ще спре своето разширяване и ще колапсира. В нашия свят на това място отново ще възникне черна дупка. Само че този път това ще бъде черна дупка без никакви светове в нея.
Връстници на космоса
Почти всички космолози са съгласни, че в първата секунда на Големия взрив са се образували множество черни дупки. Това са така наречените първични черни дупки (ПЧД). Тези обекти са имали различни маси, от нищожни части от грама до стотици хиляди слънчеви маси. До наши дни са могли да достигнат единствено такива с размер на голям астероид и по-големи. Всички останали са се изпарили благодарение на лъчението на Хокинг.
Ако наблюдател открие поне една черна дупка с маса по-малка, отколкото на звезда, то тогава уверено може да се каже, че това е първична черна дупка. Работата е там, че в съвременната Вселена нищо не поражда толкова леки черни дупки. Но подобни обекти никога досега не са наблюдавани. Това не е учудващо, тъй като черни дупки по принцип е трудно се откриват, а още повече такива, които не са масивни. Засега има само ограничение за числеността на черните дупки на принципа „ако те бяха повече, ние щяхме да ги забележим“.
Една вълнуваща възможност е, че първичните черни дупки са се образували от „бебешките вселени“, образували се по време на инфлацията, тоест периода на бързо разрастване, за който се смята, че е отговорен за образуването на структурите, които наблюдаваме днес, такива като галактиките и куповете галактики. Именно по време на инфлацията бебешките вселени е можело да се разклоняват от нашата Вселена. Една малка бебешка (или „дъщерна“) вселена заради ниската си маса би трябвало в крайна сметка да колпсира, но голямото количество енергия, отделено в малкия обеме би довело до образуването на черна дупка.
Още по-странна съдба би трябвало да има по-голяма бебешка вселена. Ако тя е по-голяма от някакъв критичен размер, теорията за гравитацията на Айнщайн позволява бебешката вселена да съществува в състояние, което изглежда различно за наблюдателя отвътре и отвън. Вътрешният наблюдател би трябвало да я вижда като разширяваща се вселена, докато външен наблюдател (като нас) да я вижда като черна дупка. И в двата случая, голямата и малката бебешка вселена се възприемат от нас като първични черни дупки, които крият своята структура зад своите „хоризонти на събитията“.
Тъмните тайни
Астрономите се стремят да откривят ПЧД по много причини. Една от тях се състои в това, че тези черни дупки са естествения кандидат за ролята на тъмна материя. Тъмната материя се проявява единствено чрез своята гравитация. Нейното притегляне действа на звездите и галактиките, изкривявайки лъчите на светлината, идваща от по-далечни светила. Но какво представлява тази привличаща материя? И досега учените нямат отговор на този въпрос. Но теоретиците са уверени в съществуването на първични черни дупки, логично предполагайки, че те представляват поне част от тъмната материя. Експертите нямат единно мнение каква е тази част. По данни на някои изследвания, на ПЧД се пада в най-добрия случай, по-малко от процент от всичката черна материя. В противен случай наблюдателите би трябвало да ги забележат. Но други пресмятания показват, че първичните черни дупки с маса по-малка от лунната, могат да представляват всичката тъмна материя и на астрономите ще им е изключително сложно да ги открият.
Лов за вселени
Авторите на новото изследване са отишли още по-далеч. По техните пресмятания, само процеса на образуване на дъщерни вселени може да породи всичката тъмна материя. Съгласно техния модел, тя се състои от съхранилите се вселени, изглеждащи ни като черни дупки и първичните черни дупки, възникнали на мястото на колапсиралите дъщерни вселени.
Международният екип от учени е направил заключение, че ние сме в състояние да открием подобни обекти с помощта на действащия телескоп Subaru, чийто диаметър е 8,2 метра и се намира на надморска височина от 4200 метра в планината Мауна Кеа на Хаваите. С помощта на гигантска цифрова камера (Hyper Suprime-Cam),която е част от оборудването на телескопа, през няколко минути може да се фотографира цялата галактика Андромеда и на получените изображения могат да различават около сто милиона звезди. Ако черната дупка или „капсулираната“ дъщерна вселена преминава между светилото и телескопа, то тя ще слезе в ролята на гравитационна леща. Именно в този момент наблюдателят ще вижда как яркостта на звездата внезапно се увеличава. Такива просветвания ще служат за индикатор, сигнализиращ за съществуването на първични черни дупки или външно неразличими от тях вселени.
На Subaru вече е било наблюдавано едно такова събитие. Астрономите са фиксирали нещо подобно на преминаване на черна дупка, съпоставима по маса с тази на Луната. Но на учените не им достигат данни, за да направят окончателен извод за природата на явлението.
Авторите на изследването смятат, че системният мониторинг на галактиката Андромеда с помощта на телескопа Subaru може да потвърди тяхната теория. Моделът предсказва колко често телескопът трябва да открива ефекта на гравитационната леща, ако той е породен от „вселени във вид на черни дупки“, тоест наблюденията ще помогнат за проверка, дали теорията се съгласува с фактите.
