Синие контуры на снимке скопления галактик Abell 3827 показывают распределение темной материи, а снимок получен космическим телескопом Хаббла.
Черные дыры, удивительные сверхплотные объекты, обладающие таким мощным гравитационным полем, что даже свет не может убежать от них. Невидимая граница, окружающая черную дыру, отделяет область пространства, из которой еще можно убежать от той, которую покинуть уже не удастся, называется горизонтом событий.
Черные дыры настолько удивительны, что кажутся нереальными. Однако астрономы нашли веские доказательства их существования – в центрах галактик или среди двойных звезд. Черные дыры звездных масс образуются, когда массивная звезда заканчивает свою эволюцию гигантским взрывам – вспышкой сверхновой, в результате которой ядро звезды сжимается в сверхплотный объект.
Черная дыра – одно из следствий общей теории относительности Эйнштейна. Ее альтернатива, белая дыра, тоже имеет горизонт событий, но никакой объект нашего пространства не может проникнуть под горизонт белой дыры.
Теоретически черные дыры и белые дыры связаны «кротовыми норами», материя и энергия, попавшие в черную дыру, могут появиться из белой дыры где-то в космосе, или даже в другой вселенной. Но вот вопрос: черные дыры вечны или их время жизни когда-нибудь закончится? В 1970-х годах гениальный теоретик Стивен Хокинг высказал предположение, что все черные дыры должны терять массу. Если черная дыра теряет больше массы, чем получает то, она испаряется, уменьшается, и, в конце концов, исчезнет. В 2014 году Карло Ровелли, физик-теоретик Экс-Марсельского университета во Франции, и его коллеги предположили, что черные дыры и белые дыры могут быть связаны по-другому: когда черные дыры испаряются, они могут стать белыми дырами. Ровелли и его команда учли квантовые эффекты и предположили, что если черная дыра испарилась до такой степени, что дальнейшее ее сжатие противоречит квантовой природе пространства-времени, она становится белой дырой. Однако, для черной дыры с небольшой массой, равной всего-навсего массе нашего Солнца, время испарения гораздо больше времени существования Вселенной. Так откуда могут взяться белые дыры? Теоретически образование черных дыр возможно в первую секунду после Большого взрыва, из-за случайных колебаний плотности в горячей, быстро расширяющейся новорожденной Вселенной. Области с максимальными отклонениями от средней плотности могли сколлапсировать в черные дыры очень небольших масс. Ровелли и его коллеги показали, что эти первичные черные дыры вполне могут испариться и образовать белые дыры в течение всего времени жизни Вселенной. При этом белые дыры микроскопических размеров могут быть довольно массивными, так же, как и черные дыры размером с песчинку могут иметь массу больше, чем масса Луны.
Новое исследование показывает, что белые дыры, которые теоретически являются точными противоположностями черных дыр, могут составлять значительную часть таинственной темной материи, которая, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной.
Мы знаем про темную материю только что, что она составляет пять шестых частей всей материи Вселенной, но не знаем, из чего она состоит. Ее назвали темной, потому что она невидима: он не излучает, не отражает или даже не поглощает свет. Ее можно обнаружить только благодаря ее гравитационному воздействию на обычную материю, например, составляющую звезды и галактики. Природа темной материи в настоящее время является одной из величайших тайн в науке. Если темная материя состоит из белых дыр, то крошечных – размером намного протона. Такие белые дыры не излучают, и, поскольку они намного меньше длины волны видимого света, они просто невидимы. При столкновении с, например, протоном, мы не заметим никакого столкновения, белая дыра просто «отлетит» в сторону. А при столкновении с черной дырой, черная дыра немного подрастет, только и всего.
Эту экзотическую теорию Карло Ровелли и Франческа Видотто (Университет Страны Басков в Испании) представили на ежегодном конкурсе исследований гравитации.
О белых дырах и темной материи рассказала Елена Алексеева