O nouă teorie a fizicii sugerează că găurile negre sunt cheia ciclurilor de expansiune și contracție ale universului

Universul se extinde. Nimeni cu experiență în astronomie sau fizică nu este de acord cu acest fapt.

De asemenea, nimeni nu este cu adevărat de acord că, la un moment dat, în miliarde de ani în viitor, universul se va extinde până acum– Rămâneți fără energie pentru extinderea ulterioară. În acest moment, ceva trebuie să se schimbe. Aici începe controversa.

Există noi riduri în acest argument cosmologic și este încurcat. conform Studiu nou De la cosmologii Daniela Pérez și Gustavo Romero, ambii de la Institutul Argentinian de Raze X, universul s-a extins și s-a contractat în mod repetat, iar găurile negre mari sunt unele dintre singurele lucruri care au supraviețuit acestor cicluri nesfârșite de distrugere și reînnoire. Aceste cicluri fac parte din ceea ce cosmologii numesc un potențial „sarire cosmică”.

Modelul matematic al unei găuri negre teoretice se află în centrul studiului Perez și Romero, revizuit de colegi, care a fost publicat luna trecută în jurnalul științific. revizuire fizică d.

„Rezultatul nostru principal este că soluția reprezintă o gaură neagră dinamică prezentă în toate perioadele modelului de regresie cosmologică”, au scris ei.

Cu alte cuvinte, gaura neagră a lui Perez și Romero a supraviețuit chiar dacă totul în jurul ei a fost distrus pe măsură ce universul s-a prăbușit în drumul său către o recuperare finală.

Este o descoperire convingătoare. Leandros Perivolaropoulos, un fizician la Universitatea Ioannina din Grecia, care nu a fost implicat în studiu, a declarat pentru The Daily Beast că problema rolului unei găuri negre în universul de rebound este „în mod clar interesantă” și „această lucrare poate fi văzută ca fiind o primă încercare de a o aborda.” .

Dar atenție: există o mulțime de presupuneri făcute în argumentul lui Perez și Romero. Este posibil ca în momentul în care universul sări de la contracție la expansiune, toate regulile care ne ghidează înțelegerea fizicii să iasă pe fereastră. Poate că încercăm să înțelegem insondabilul.

„Relativitatea generală în sine se defectează atât în ​​singularitatea găurii negre, cât și în singularitatea de respingere”, a spus Perivolaropoulos. „Deci orice concluzie bazată pe aceasta nu poate fi luată în serios”.

Cu alte cuvinte, în momentul în care universul se prăbușește la cea mai mică dimensiune, chiar înainte de săritură, gravitația va înceta să funcționeze normal. Aceasta este ceea ce înțelegem prin singularitate: o excepție de la legile fizicii. Nu avem idee cum se va comporta o gaură neagră atunci când regulile nu sunt în vigoare.

Perivolaropoulos a adăugat că metodele lui Perez și Romero „au un mare potențial de îmbunătățire, ca să spunem ușor”.

Pentru a fi clar, ideea de bază că universul se extinde și se contractă în mod repetat nu este nouă. Regresia cosmică este una dintre numeroasele teorii importante ale cosmologilor care studiază originea și soarta universului.

De fapt, cel puțin o echipă de oameni de știință consideră că universul nostru vechi de 13,7 miliarde de ani se află la sfârșitul ultimei faze de expansiune și Puteți începe să contractați din nou Peste aproximativ o sută de milioane de ani este pe drumul spre un nou salt în câteva miliarde sau zeci de miliarde de ani.

Teoriile alternative ale modului în care universul s-ar putea sfârși includ încetinirea și înghețarea universului, prăbușirea pe sine sau învârtirea în universuri infinite de buzunar fragmentate. Printre toate opțiunile, este clar de ce săritura cosmică atrage atât de mult atenția. Este un mod elegant de a explica unele dintre lucrurile ciudate pe care le vedem în jurul nostru în spațiu.

În primul rând, ar putea ajuta la explicarea de ce există astfel de bulgări de lucruri ciudate și împrăștiate într-un univers în mare parte uniform gol. Galaxii. stele. planete. Oameni. Neregulile din spațiu sunt un produs secundar al expansiunii și contracției infinite.

Bounce ar putea avea sens și pentru cele mai mari găuri negre. Mai exact, varietatea „enorme” care este de miliarde de ori mai mare decât soarele nostru și care exercită asupra spațiului din jurul lor o forță gravitațională atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate scăpa.

Până acum, am detectat două dintre aceste găuri negre masive folosind un nou set global de radiotelescoape numit telescopul pentru orizont de evenimente. a observat unul În centrul galaxiei noastre, Calea Lactee. era celălalt Găsit în inima lui Messier 87o galaxie la 54 de milioane de ani lumină distanță.

O gaură neagră conține cel mai apropiat lucru de o singularitate – o excepție de la regulile acceptate ale fizicii – pe care îl putem observa direct cu telescoapele noastre. În inima unei găuri negre întunecate, imposibil de dens, înțelegerea noastră despre univers se prăbușește. După cum a spus Perivolaropoulos.

Există ceva special în ceva atât de mare și intens. Acesta este ceva special care poate ajuta cele mai mari găuri negre să supraviețuiască de fiecare dată când universul revine și totul este comprimat într-un fel de aluat moale de materie și energie.

Supraviețuirea lor poate fi cheia. Poate, doar poate, nu întâmplător găurile negre rezistă și își păstrează ciudățenia unică, atunci când totul în jurul lor se micșorează în omogenitate. Găurile negre pot fi unul dintre motivele pentru care universul este capabil să revină Înapoi După ce se contractă o dată la 30 de miliarde de ani sau cam asa ceva.

Potrivit lui Perez și Romero, există motive să credem că găurile negre mari, încă intacte după recul cosmic, ajută universul să se reconstruiască prin returnarea materialului în spațiu și amestecarea materiei nou-în expansiune cu energia sa.

„Dacă găurile negre trec prin respingere, ele pot provoca perturbări care ar duce la formarea structurii și formarea timpurie a unei galaxii în expansiune”, au scris ei. Găurile negre pot acționa ca motoare de creație sau reconfigurare, dacă doriți – ajutând la formarea galaxiilor, stelelor și planetelor într-o galaxie care revine.

Este o idee atractivă. Mai ales în lumina unei alte teorii care a câștigat credibilitate (în paralel cu ideea de respingere cosmică) că există găuri negre supermasive în centrul fiecărei galaxii. Nu le-am găsit încă pe toate.

Pentru a fi corect, Perez și Romero nu sunt primii cosmologi care au explorat relația dintre universul care sărită și găurile negre supermasive. Bernard Carr și Timothy Clifton de la Universitatea Queen Mary din Londra, împreună cu Alan Cooley de la Universitatea Dalhousie din Canada, S-a scris despre Găurile negre au supraviețuit săriturii cosmice de ani de zile. „Matematica pe care le-am făcut sugerează că este posibil”, a spus Cooley pentru The Daily Beast.

Diferența constă în faptul că, în modelul lui Cooley și colegii, găurile negre sunt încorporate în structura înconjurătoare a unui univers care se micșorează, mai degrabă decât conținute în acesta. Acest lucru ar face mai ușor pentru găurile negre să reziste chiar și atunci când lucrurile din interiorul structurii universului se prăbușesc asupra lor.

În gândirea lui Perez și Romero, găurile negre sunt așa interior structura. „Se uită la un model ușor diferit”, a spus Cooley. În acest concept al unui univers care revine, găurile negre sunt mai puternice decât și-a imaginat oricine anterior – și poate chiar mai importante pentru noua expansiune a universului.

Dacă există un pericol în colțul cosmologiei pe care Perez și Romero îl împărtășesc cu Cooley și co., datele solide despre universurile care revin și transportul găurilor negre supermasive sunt destul de slabe. Sondele noastre spațiale sunt puține. Putem vedea până acum doar cu telescoape vechi.

Pentru a obține un tratament mai bun al potențialei sărituri cosmice asistate de găuri negre, trebuie să găsim mai multe găuri negre. Mai ales cele mari din centrele galaxiilor. De asemenea, avem nevoie de măsurători mai bune ale radiației de fond a universului. O citire precisă a radiației poate indica cicluri de expansiune și contracție.

Vestea bună este că aceste observații ar putea fi în curând posibile. noul BICEP .matrice, un grup de patru radiotelescoape aflate în construcție la Polul Sud, ne-ar putea oferi citiri bune de radiație începând cu următorii câțiva ani. Și ne putem aștepta la mai multe imagini (și chiar și la unele filme) cu găuri negre mari de la Telescopul Event Horizon.

Dacă cosmologi precum Perez, Romero și Cooley încep să găsească găuri negre peste tot, precum și să înregistreze modelele de radiații revelatoare ale universului care sărită, ar putea fi nevoie să începem să ne împăcăm cu ideea că tot ceea ce putem vedea și imagina este mult mai puțin unic decât ne-am gândit anterior.

De fapt, s-ar putea să trăim în cea de-a treia, suta sau a miilea versiune a universului după sărituri repetate, fiecare alimentată parțial de găuri negre din ce în ce mai mari.