Nová fyzikální teorie naznačuje, že černé díry jsou klíčem k cyklům rozpínání a smršťování vesmíru

Vesmír se rozpíná. Nikdo se zkušenostmi v astronomii nebo fyzice s tímto faktem nesouhlasí.

Stejně tak nikdo ve skutečnosti nesouhlasí s tím, že v určitém okamžiku za miliardy let do budoucnosti se vesmír roztáhne zatím– Dochází energie pro další expanzi. V tuto chvíli se musí něco změnit. Zde začíná spor.

V tom kosmologickém argumentu jsou nové vrásky a je to zmatené. podle Nová studie Od kosmologů Daniely Pérez a Gustava Romera, oba z Argentinského institutu pro rentgenové záření, se vesmír opakovaně rozpíná a smršťuje a velké černé díry jsou jedny z mála věcí, které přežily tyto nekonečné cykly ničení a obnovy. Tyto cykly jsou součástí toho, co kosmologové nazývají potenciální „kosmický odraz“.

Na matematický model teoretické černé díry se zaměřuje recenzovaná studie Pereze a Romera, která byla minulý měsíc publikována ve vědeckém časopise. fyzická kontrola d.

„Naším hlavním výsledkem je, že řešení představuje dynamickou černou díru přítomnou ve všech obdobích kosmologického regresního modelu,“ napsali.

Jinými slovy, Perezova a Romerova černá díra přežila, i když vše kolem ní bylo zničeno, když se vesmír zhroutil na své cestě ke konečnému zotavení.

Je to přesvědčivý objev. Leandros Perivolaropoulos, fyzik z University of Ioannina v Řecku, který nebyl zapojen do studie, řekl The Daily Beast, že otázka role černé díry v odrážejícím se vesmíru je „jasně zajímavá“ a „tento článek může být vnímán jako první pokus to řešit.“

Ale pozor: v argumentaci Pereze a Romera je mnoho domněnek. Je možné, že ve chvíli, kdy se vesmír odrazí od smrštění do expanze, všechna pravidla, která řídí naše chápání fyziky, zmizí oknem. Možná se snažíme pochopit nepochopitelné.

„Samotná obecná teorie relativity se rozpadá jak v singularitě černé díry, tak v singularitě odrazu,“ řekl Perivolaropoulos. „Takže jakýkoli závěr založený na tom nelze brát vážně.“

Jinými slovy, v okamžiku, kdy se vesmír těsně před odrazem zhroutí na nejmenší velikost, gravitace přestane normálně fungovat. To je to, co máme na mysli singularitou: výjimka ze zákonů fyziky. Nemáme ponětí, jak se černá díra zachová, když nebudou platit pravidla.

Perivolaropoulos dodal, že metody Pereze a Romera „mají velký potenciál pro zlepšení, mírně řečeno“.

Aby bylo jasno, základní myšlenka, že vesmír se opakovaně rozpíná a smršťuje, není nová. Kosmická regrese je jednou z několika předních teorií mezi kosmology, kteří studují původ a osud vesmíru.

Ve skutečnosti alespoň jeden tým vědců věří, že náš 13,7 miliardy let starý vesmír je na konci své poslední expanzní fáze a Můžete znovu začít uzavírat smlouvy Přibližně za sto milionů let je na cestě k novému skoku za několik miliard nebo desítek miliard let.

Alternativní teorie o tom, jak by mohl vesmír skončit, zahrnují zpomalení a zamrznutí vesmíru, zhroucení se do sebe nebo roztáčení do nekonečných fragmentovaných kapesních vesmírů. Mezi všemi možnostmi je jasné, proč kosmický odraz přitahuje tolik pozornosti. Je to úhledný způsob, jak vysvětlit některé podivné věci, které kolem sebe vidíme ve vesmíru.

Zaprvé by to mohlo pomoci vysvětlit, proč jsou v většinou rovnoměrně prázdném vesmíru takové podivné, rozptýlené hromady věcí. Galaxie. hvězdy. planety. Lidé. Nepravidelnosti ve vesmíru jsou vedlejším produktem nekonečné expanze a kontrakce.

Bounce může mít smysl i pro největší černé díry. Konkrétně „obrovská“ odrůda, která je miliardkrát větší než naše slunce a která působí na prostor kolem sebe tak silnou gravitační silou, že jí nemůže uniknout ani světlo.

Dosud jsme detekovali dvě z těchto masivních černých děr pomocí nové globální sady radioteleskopů s názvem dalekohled horizontu událostí. jeden pozorován Ve středu naší galaxie, Mléčné dráhy. byl ten druhý Spatřen v srdci Messier 87galaxie 54 milionů světelných let daleko.

Černá díra obsahuje co nejblíže k singularitě – výjimka z přijatých fyzikálních pravidel – kterou můžeme přímo pozorovat našimi dalekohledy. V srdci neskutečně husté temné černé díry se naše chápání vesmíru hroutí. Jak řekl Perivolaropoulos.

Na něčem tak velkém a intenzivním je něco zvláštního. To je něco zvláštního, co může pomoci největším černým dírám přežít pokaždé, když se vesmír odrazí zpět a vše ostatní je stlačeno do jakési měkké hmoty hmoty a energie.

Klíčem může být jejich přežití. Možná, jen možná, není to náhodou, že černé díry přetrvávají a zachovávají si svou jedinečnou zvláštnost, když se vše kolem nich smršťuje do homogenity. Černé díry mohou být jedním z důvodů, proč je vesmír schopen se odrazit Zadní Poté se stáhne jednou za 30 miliard let nebo tak.

Podle Pereze a Romera existují důvody domnívat se, že velké černé díry, které jsou po kosmickém odrazu stále neporušené, pomáhají vesmíru při obnově tím, že vrátí materiál do vesmíru a smíchají nově expandující hmotu s jeho energií.

„Pokud černé díry projdou odrazem, mohou způsobit poruchy, které by vedly ke vzniku struktury a časnému formování rozpínající se galaxie,“ napsali. Černé díry mohou fungovat jako motory stvoření nebo rekonfigurace, chcete-li – pomáhají formovat galaxie, hvězdy a planety do odrážející se galaxie.

Je to atraktivní nápad. Zejména ve světle další teorie, která získala důvěryhodnost (souběžně s myšlenkou kosmického odrazu), že ve středu každé galaxie jsou supermasivní černé díry. Ještě jsme je všechny nenašli.

Abychom byli spravedliví, Perez a Romero nejsou prvními kosmology, kteří zkoumali vztah mezi poskakujícím vesmírem a supermasivními černými dírami. Bernard Carr a Timothy Clifton z Queen Mary University of London, spolu s Alanem Cooleym z Dalhousie University v Kanadě, Psalo se o Černé díry přežily kosmický odraz už několik let. „Výpočet, který jsme provedli, naznačuje, že je to možné,“ řekl Cooley The Daily Beast.

Rozdíl je v tom, že v modelu od Cooleyho a kolegů jsou černé díry spíše zasazeny do okolní struktury zmenšujícího se vesmíru, než aby byly v něm obsaženy. To by černým dírám usnadnilo odolat, i když se věci uvnitř struktury vesmíru zhroutí samy do sebe.

Podle Pereze a Romera jsou černé díry takové uvnitř struktura. „Dívají se na trochu jiný model,“ řekl Cooley. V tomto konceptu odrážejícího se vesmíru jsou černé díry mocnější, než si kdokoli dříve představoval – a možná ještě důležitější pro novou expanzi vesmíru.

Pokud existuje nebezpečí v rohu kosmologie, které Perez a Romero sdílejí s Cooleym a spol., tvrdá data o odrážejících se vesmírech a přenášení supermasivních černých děr jsou dost slabá. Našich vesmírných sond je málo. Zatím vidíme jen se starými dalekohledy.

Abychom dosáhli lepšího zacházení s potenciálním kosmickým odrazem podporovaným černými dírami, musíme najít více černých děr. Zejména ty velké v centrech galaxií. Potřebujeme také lepší měření radiace pozadí vesmíru. Přesný údaj o záření může indikovat cykly expanze a kontrakce.

Dobrou zprávou je, že tato pozorování mohou být brzy možná. nové pole BICEP, skupina čtyř radioteleskopů ve výstavbě na jižním pólu, by nám mohla v příštích několika letech poskytnout dobré údaje o radiaci. A můžeme očekávat další snímky (a dokonce i nějaké filmy) velkých černých děr z dalekohledu Event Horizon Telescope.

Pokud kosmologové jako Perez, Romero a Cooley začnou všude nacházet černé díry a také zaznamenávat výmluvné radiační vzorce poskakujícího vesmíru, možná se budeme muset smířit s myšlenkou, že vše, co můžeme vidět a představit si, je mnohem méně jedinečné než dříve jsme si mysleli.

Ve skutečnosti možná žijeme ve třetí, sto nebo tisící verzi vesmíru po opakovaných odrazech, z nichž každý je částečně poháněn stále většími černými dírami.