Чорна діра може бути дверима в альтернативну реальність

Як частина космічної матрьошки, наш всесвіт може перебувати всередині чорної діри, яка сама по собі є частиною великої всесвіту. Всі чорні діри, виявлені в нашому Всесвіті - від мікроскопічних до надмасивних - можуть бути дверними отворами в альтернативні реальності.Одна з останніх "галюциногенних" теорій говорить, що чорна діра є тунелем між вселеними - 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 Никодим Поплавський представив нову математичну модель спіралеподібного руху матерії, що падає в чорну діру. Його рівняння показують, що такі червоточини є життєздатними альтернативами сингулярного простору-часу, які, як припускав Альберт Ейнштейн, знаходяться в центрі чорних дір.

Згідно рівнянням загальної теорії відносності Ейнштейна, сингулярності створюються, коли матерія в регіоні стає занадто щільною, як в сверхплотном серце чорної діри.

Теорія Ейнштейна передбачає, що сингулярності не займають простору, нескінченно щільні і нескінченно гарячі - що, в принципі, підтримується численними непрямими доказами, але до сих пір залишається важко зрозумілою для багатьох вчених.

Якщо Поплавський прав, може і розуміти не доведеться.

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

Чи можуть червоточини вирішити загадку Великого Вибуху?

Поплавський каже, що розуміння чорних дір як червоточини може пояснити певні загадки в сучасній космології. Наприклад, теорія великого вибуху стверджує, що всесвіт почалася з сингулярності. Але вчених не влаштовує пояснення того, як така сингулярність могла утворитися спочатку. Якщо наш всесвіт народилася з білої діри, а не з сингулярності, "це вирішує проблему сингулярностей чорних дір і сингулярності великого вибуху".

Червоточини також можуть пояснювати гамма-сплески, другі за силою вибухи у Всесвіті після Великого Вибуху. Гамма-сплески виникають на периферії відомої всесвіту. Їх пов'язують з надновими, або смертю зірок, в далеких галактиках, але їх точні джерела є загадкою. Поплавський передбачає, що сплески можуть бути викидами речовини з альтернативних всесвітів. Матерія проникає в нашу всесвіт через надмасивні чорні діри - червоточини - в серцях галактик, хоча і незрозуміло, як це можливо.

"Ідея божевільна, але хто знає?", - каже вчений.

Є щонайменше один спосіб перевірити теорію Поплавського. Деякі з чорних дір в нашій всесвіту обертаються, і якщо наш всесвіт народилася всередині такої ж обертається чорної діри, значить, вона повинна успадкувати обертання батьківського об'єкта. Якщо майбутні експерименти покажуть, що наш всесвіт обертається в передбачуваному напрямку, це може бути непрямим доказом теорії червоточин.

Чи можуть червоточини виробляти "екзотичну матерію"?

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

Однак спостереження показують, що Всесвіт плоска у всіх напрямках. Крім того, дані світла від юної Всесвіту показують, що температура після великого вибуху була приблизно однакова всюди. Це означає, що найдальші об'єкти, які ми бачимо на протилежному кінці всесвіту, були досить близькі один до одного і перебували в рівновазі, як молекули газу в герметичній камері.

І знову ж таки, спостереження не відповідають прогнозам, оскільки протилежні об'єкти в відомої всесвіту 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, протягом якого саме простір розширювався зі швидкістю, що перевищує світлову. Всесвіт розтягнулася від розмірів атома до астрономічних пропорцій за частку секунди.

Всесвіт тому здається плоскою, оскільки ми знаходимося на сфері, яка надзвичайно велика з нашої точки зору; так і Земля здається пласкою для того, хто стоїть в поле.

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

Згідно Поплавському, деякі інфляційні теорії говорять, що подія була викликана "екзотичної матерією", теоретичної субстанцією, яка відрізняється від нормальної матерії почасти тому, що відштовхується, а не притягується під дією сили гравітації. На основі цих рівнянь Поплавський прийшов до висновку, що така екзотична матерія могла виникнути, коли деякі з перших масивних зірок коллапсировать і перетворилися в червоточини.

"Можливо, мало місце деяке взаємодія екзотичної матерії, яка утворила червоточини, і екзотичної матерії, яка викликала інфляцію", - говорить він.

Рівняння червоточини - "хороше рішення"

Нова модель не стала першою, припустивши, що інші всесвіти існують всередині чорних дір. Деміен Іссон, фізик-теоретик з університету Арізони, раніше вже припускав таке.

"Що нового? Те, що рішення червоточини в ОТО є переходом від зовнішньої частини чорної діри до нутрощі нового всесвіту", - говорить Іссон, який не брав участі в дослідженні Поплавського. - "Ми просто припускали, що таке рішення могло бути, але Поплавський його знайшов".

Проте, ідея здається Іссон дуже спірною.

"Чи можливо це? Так. Можливий такий сценарій? Навіть не знаю. Але це однозначно цікаво".

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

В теорії червоточин немає нічого дивного

В цілому, теорія червоточини цікава, але не проривна, що 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 була створена з шматка матерії від батьківської всесвіту, теорія просто зрушує подія виникнення всього сущого в альтернативну реальність. Іншими словами, вона не пояснює, як виникла батьківська всесвіт або чому наша володіє саме такими властивостями - більш того, властивості повинні успадковуватися, а значить батьківська всесвіт буде такою ж.

"Є кілька актуальних проблем, які ми намагаємося вирішити, і незрозуміло, до чого все це призведе", - говорить він, відзначаючи дослідження Поплавського.

Проте, Альбрехт не знаходить ідею червоточини, що зв'язують всесвіти, "страньше", ніж ідею сингулярностей в чорних дірах, і він не збирається відмовлятися від нової теорії тільки тому, що вона виглядає злегка рушити.

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