Hablo kosminio teleskopo nuotraukoje tamsiųjų medžiagų pasiskirstymas galaktikų grupėje „Abell 3827“ yra mėlynos kontūro linijos.
(Vaizdas: © ESO / R. Massey)
Baltos skylės, kurios teoriškai yra tiksli juodųjų skylių priešingybė, galėtų sudaryti didžiąją dalį paslaptingos tamsiosios medžiagos, kuri, kaip manoma, sudaro didžiąją dalį visatos materijos, rasta naujame tyrime. Mokslininkai teigė, kad kai kurios iš šių keistų baltųjų skylių gali kilti net iki Didžiojo sprogimo.
Juodosios skylės turi tokį galingą gravitacinį trauką, kad net šviesa, greičiausias dalykas visatoje, negali jų ištrūkti. Nematoma sferinė riba, supanti juodosios skylės šerdį, žyminčią jos negrįžimo tašką, vadinama jos įvykių horizontu. [Vaizdai: Juodosios Visatos skylės]
Juodoji skylė yra viena iš Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos prognozių. Kita yra žinoma kaip baltoji skylė, kuri yra tarsi juodoji skylė atvirkščiai: Nors niekas negali ištrūkti iš juodosios skylės įvykio horizonto, niekas negali patekti į baltosios skylės įvykio horizontą.
Ankstesni tyrimai rodo, kad juodosios skylės ir baltosios skylės yra sujungtos, o materija ir energija patenka į juodąją skylę, kuri gali atsirasti iš baltosios skylės kur nors kitur kosmose arba visai kitoje visatoje. 2014 m. Teorinis fizikas iš Aix-Marselio universiteto Prancūzijoje Carlo Rovelli ir jo kolegos pasiūlė, kad juodosios skylės ir baltosios skylės gali būti sujungtos kitu būdu: Kai juodosios skylės miršta, jos gali tapti baltosiomis skylėmis.
Aštuntajame dešimtmetyje teorinis fizikas Stephenas Hawkingas apskaičiavo, kad visos juodosios skylės turėtų išgarinti masę skleidžiant radiaciją. Manoma, kad juodosios skylės, kurios praranda daugiau masės nei įgyja, susitraukia ir galiausiai išnyks.
Tačiau Rovelli su kolegomis pasiūlė, kad susitraukiančios juodosios skylės neišnyktų, jei erdvės ir laiko audinys būtų kvantinis - tai yra, padarytas iš nedalomų kiekių, vadinamų kvantais. Erdvės laikas yra kvantas tyrimuose, kuriais siekiama suvienyti bendrąjį reliatyvumą, kuris gali paaiškinti gravitacijos pobūdį, su kvantine mechanika, galinčia apibūdinti visų žinomų dalelių elgesį, į vieną teoriją, galinčią paaiškinti visas visatos jėgas. .
2014 m. Tyrime Rovelli ir jo komanda pasiūlė, kad kai tik juodoji skylė išgaruotų iki tokio laipsnio, kad ji nebegalėtų susitraukti, nes erdvės laiko nebuvo galima suspausti į ką nors mažesnę, mirštanti juodoji skylė vėl atsistatytų ir susidarytų balta skylė.
„Mes suklupome dėl to, kad juodoji skylė pasidaro balta skylė jos išgaravimo pabaigoje“, - „Space.com“ pasakojo Rovelli.
Manoma, kad šiais laikais juodosios skylės susidaro, kai didžiulės žvaigždės žūsta dėl milžiniškų sprogimų, vadinamų supernovomis, kurios suspaudžia jų lavonus į be galo tankius taškus, vadinamus išskirtinumais, juodųjų skylių širdyse. Rovelli ir jo kolegos anksčiau apskaičiavo, kad juodąją skylę, kurios masė būtų lygi saulės masei, maždaug keturiasdešimt kartų daugiau nei dabartinis visatos amžius pavers balta skyle. [„Supernovos“ nuotraukos: puikūs žvaigždžių sprogimų vaizdai]
Tačiau ankstesni darbai septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose manė, kad juodosios skylės taip pat galėjo atsirasti per sekundę po Didžiojo sprogimo dėl atsitiktinių tankio svyravimų karštoje, greitai besiplečiančioje naujagimių visatoje. Sritys, kuriose šie svyravimai sutelkė medžiagas, galėjo sugriūti ir susidaryti juodosios skylės. Šios vadinamosios pirmykštės juodosios skylės būtų daug mažesnės nei žvaigždžių masės juodosios skylės ir galėjo mirti, kad per Visatos gyvavimo laiką susidarytų baltos skylės, pažymėjo Rovelli ir jo kolegos.
Net baltos skylės su mikroskopiniu skersmeniu vis dar gali būti gana masyvios, lygiai taip pat, kaip smėlio grūdelio mažesnės juodosios skylės gali sverti daugiau nei mėnulis. Dabar „Rovelli“ ir tyrimo bendraautorė Francesca Vidotto iš Baskų krašto universiteto Ispanijoje rodo, kad šios mikroskopinės baltosios skylės galėtų sudaryti tamsiąją medžiagą.
Nors manoma, kad tamsiosios materijos sudaro penkias šeštadalius visos Visatos materijos, mokslininkai nežino, iš ko ji pagaminta. Kaip rodo jo pavadinimas, tamsiosios materijos nematoma; jis neišspinduliuoja, neatspindi ir net neužstoja šviesos. Todėl tamsiąją medžiagą šiuo metu galima atsekti tik dėl gravitacinio poveikio normaliajai medžiagai, pavyzdžiui, sudarančiai žvaigždes ir galaktikas. Tamsiosios materijos prigimtis šiuo metu yra viena didžiausių mokslo paslapčių.
Vietinis tamsiosios medžiagos tankis, kaip rodo žvaigždžių judesys šalia saulės, yra apie 1 procentas saulės masės viename kubiniame parsekne, tai yra apie 34,7 kubinių šviesos metų. Norėdami apskaičiuoti šį tankį su baltomis skylėmis, mokslininkai apskaičiavo, kad viena maža balta skylė - daug mažesnė už protoną ir maždaug milijono gramo, o tai yra lygi maždaug „žmogaus kūno pusės colio“, „Rovelli“, masei. sakė - reikalingas 2400 kubinių mylių (10000 kubinių kilometrų).
Šios baltos skylės neišskiria jokios radiacijos, o kadangi jos yra daug mažesnės už šviesos bangos ilgį, jos būtų nematomos. Jei nutiktų protonas, kuris paveiktų vieną iš šių baltųjų skylių, baltoji skylė „tiesiog atšoks“, sakė Rovelli. "Jie nieko negali nuryti". Jei viena iš šių baltųjų skylių atsirastų juodoji skylė, rezultatas būtų viena didesnė juodoji skylė, pridūrė jis. Tarsi nematomų, mikroskopinių baltųjų skylių idėja nuo laiko aušros nebuvo pakankamai laukinė, Rovelli ir Vidotto dar pasiūlė, kad kai kurios baltosios skylės šioje visatoje iš tikrųjų galėtų vykti prieš Didįjį sprogimą. Ateityje bus tiriama, kaip tokios ankstesnės visatos baltos skylės gali padėti paaiškinti, kodėl laikas teka tik į priekį šioje dabartinėje visatoje, o ne atvirkščiai, - sakė jis.
Rovelli ir Vidotto išsamiai aprašė savo išvadas internete balandžio 11 d. Dokumente, kuris buvo pateiktas Gravitacijos tyrimų fondo kasmetiniam konkursui dėl gravitacijos.
