Разпределението на тъмната материя в галактическия клъстер Abell 3827 изглежда като сини контурни линии на тази снимка от космическия телескоп Хъбъл.
(Изображение: © ESO / R. Massey)
Ново изследване открива, че белите дупки, които теоретично са точните противоположности на черните дупки, могат да представляват основна част от загадъчната тъмна материя, за която се смята, че представлява по-голямата част от материята във Вселената. А някои от тези причудливи бели дупки може дори да предшестват Големия взрив, казват изследователите.
Черните дупки притежават гравитационни издърпвания толкова мощни, че дори светлината, най-бързото нещо във Вселената, не може да ги избяга. Невидимата сферична граница, заобикаляща ядрото на черна дупка, която бележи връзката му с връщане, е известна като нейния хоризонт на събитията. [Изображения: Черни дупки на Вселената]
Черна дупка е едно предсказване на теорията на Айнщайн за общата относителност. Друга е известна като бяла дупка, която е като черна дупка отзад: Докато нищо не може да избяга от хоризонта на събитията на черната дупка, нищо не може да влезе в хоризонта на събитията на бялата дупка.
Предишни изследвания сочат, че черните дупки и белите дупки са свързани, като материята и енергията попадат в черна дупка, която потенциално излиза от бяла дупка или някъде другаде в Космоса, или в друга вселена изцяло. През 2014 г. Карло Ровели, теоретичен физик от университета в Екс-Марсилия във Франция, и неговите колеги предположиха, че черните дупки и белите дупки могат да бъдат свързани по друг начин: Когато черните дупки умрат, те могат да станат бели дупки.
През 70-те години теоретичният физик Стивън Хокинг изчислява, че всички черни дупки трябва да изпаряват маса чрез излъчване на радиация. Черните дупки, които губят повече маса, отколкото печелят, се очаква да се свият и в крайна сметка да изчезнат.
Ровели и неговите колеги обаче предположиха, че свиващите се черни дупки не могат да изчезнат, ако тъканта на пространството и времето са квантови - тоест направена от неделими количества, известни като кванти. Пространството-време е квантово в изследванията, които се стремят да обединят общата относителност, която може да обясни природата на гравитацията, с квантова механика, която може да опише поведението на всички известни частици, в една единствена теория, която може да обясни всички сили на Вселената ,
В проучването от 2014 г. Ровели и неговият екип предполагат, че след като черна дупка се изпари до степен, в която не може да се свие повече, тъй като пространството-времето не може да бъде изтласкано до нищо по-малко, умиращата черна дупка след това ще отскочи до образуване на бяла дупка.
„Натъкнахме се на факта, че черна дупка се превръща в бяла дупка в края на нейното изпаряване“, каза Ровели пред Space.com.
В днешно време се смята, че черните дупки се образуват, когато масивни звезди умират при гигантски експлозии, известни като свръхнови, които компресират труповете им в безкрайно плътните точки, известни като особености в сърцата на черните дупки. Ровели и колегите му по-рано прецениха, че за превръщането му в бяла дупка ще е необходима черна дупка с маса, равна на тази на слънцето, около квадрилион, по-голяма от сегашната епоха на Вселената. [Снимки на Супернова: Страхотни изображения на звездни експлозии]
Въпреки това, предишните работи през 60-те и 70-те години предполагат, че черните дупки също биха могли да възникнат в рамките на секунда след Големия взрив, поради случайни колебания на плътността в горещата, бързо разрастваща се новородена вселена. Зоните, в които тези колебания концентрират материята заедно, биха могли да се срутят и да образуват черни дупки. Тези така наречени първични черни дупки биха били много по-малки от черните дупки със звездна маса и биха могли да умрат, за да се образуват бели дупки през целия живот на Вселената, отбелязват Ровели и колегите му.
Дори белите дупки с микроскопични диаметри все още биха могли да бъдат доста масивни, точно както черните дупки, по-малки от пясъчно зърно, могат да тежат повече от луната. Сега Ровели и съавторът на проучването Франческа Видото от Университета на страната на баските в Испания предполагат, че тези микроскопични бели дупки могат да образуват тъмна материя.
Въпреки че се смята, че тъмната материя съставлява пет-шести от цялата материя във Вселената, учените не знаят от какво е изградена. Както подсказва името му, тъмната материя е невидима; тя не излъчва, не отразява или дори блокира светлината. В резултат на това тъмната материя понастоящем може да бъде проследена само чрез нейните гравитационни ефекти върху нормалната материя, като тази, съставяща звезди и галактики. Природата на тъмната материя в момента е една от най-големите мистерии в науката.
Локалната плътност на тъмната материя, както се предполага от движението на звезди в близост до слънцето, е около 1% от масата на слънцето на кубичен парсек, което е около 34,7 кубика светлинни години. За да отчетат тази плътност с бели дупки, учените изчислили, че една мъничка бяла дупка - много по-малка от протона и около милионна грам, която е равна на около масата "половин инч от човешка коса", Ровели каза - е необходимо на 2400 кубически мили (10 000 кубически километра).
Тези бели дупки не биха излъчвали никакво излъчване и тъй като са далеч по-малки от дължината на вълната на светлината, биха били невидими. Ако протон се случи да удари някоя от тези бели дупки, бялата дупка "просто ще отскочи", каза Ровели. "Те не могат да преглътнат нищо." Ако една черна дупка се сблъска с една от тези бели дупки, резултатът би бил една по-голяма черна дупка, добави той. Сякаш идеята за невидими, микроскопични бели дупки от зората на времето не са достатъчно диви, Ровели и Видото допълнително предполагат, че някои бели дупки в тази вселена може всъщност да предхождат Големия взрив. Бъдещите изследвания ще проучат как подобни бели дупки от предишна Вселена биха могли да помогнат да се обясни защо времето тече само напред в тази сегашна Вселена, а не и обратно, каза той.
Ровели и Видото подробно разкриват своите открития онлайн на 11 април в документ, представен на годишния конкурс на Фондация за изследване на гравитацията за есета за гравитацията.
