Smo v črni luknji. Ali živimo v črni luknji? Črna luknja je lahko tudi "bela"

Fedor Dergačev

Črna luknja z maso vesolja?

Ko sem primerjal fiziko črnih lukenj in procese velikega poka, sem imel vprašanje. Želim si ga podrobneje ogledati v enem od naslednjih delov svojega novega članka. "Zemlja in vesolje" , ki jih je začel objavljati na LiveJournalu:

del 1

Iz zgornje primerjave se izkaže, da je bila v prvih sekundah po velikem poku snov, ki sestavlja opazovani del vesolja, v razmerah, podobnih tistim, ki jih opisuje teorija črnih lukenj!

Vendar ne izključujem, da česa nisem upošteval pri oblikovanju vprašanja. Čakam na odgovore...

Črne luknje

»Če postanejo učinki posebne teorije relativnosti najbolj očitni pri velikih hitrostih gibanja teles, potem splošna teorija relativnosti pride v poštev, ko imajo telesa zelo velike mase in povzročajo močno ukrivljenost prostora in časa.
...Odkritje med prvo svetovno vojno nemškega astronoma Karla Schwarzschilda, ko se je leta 1916 na ruski fronti med računanjem poti topniških granat seznanil z Einsteinovimi dosežki na področju gravitacije. Neverjetno je, da je Schwarzschild le nekaj mesecev po tem, ko je Einstein naredil zadnje poteze na platnu splošne relativnostne teorije, lahko uporabil to teorijo, da bi dobil popolno in natančno sliko o tem, kako se prostor in čas ukrivljata v bližini popolnoma sferične zvezde. Schwarzschild je svoje rezultate z ruske fronte poslal Einsteinu, ki jih je po njegovih navodilih predstavil pruski akademiji.
Poleg potrditve in matematično natančnega izračuna ukrivljenosti, ki smo ga shematično prikazali na sl. 3.5 je Schwarzschildovo delo - zdaj znano kot "Schwarzschildova rešitev" - razkrilo eno presenetljivo posledico splošne teorije relativnosti. Pokazalo se je, da če je masa zvezde koncentrirana v dovolj majhnem sferičnem območju (ko razmerje med maso zvezde in njenim polmerom ne presega določene kritična vrednost), potem bo nastala ukrivljenost prostor-časa tako velika, da noben predmet (vključno s svetlobo), ki se dovolj približa zvezdi, ne bo mogel ubežati tej gravitacijski pasti. Ker niti svetloba ne more uiti iz takih "stisnjenih zvezd", so jih prvotno imenovali temne ali zamrznjene zvezde. (To ime pripada sovjetskim znanstvenikom Ya. B. Zeldoviču in I. D. Novikovu. - ur.) Bolj privlačno ime je leta kasneje predlagal John Wheeler, ki jih je imenoval črne luknje - črne, ker ne morejo oddajati svetlobe, in luknje, ker vsak predmet, ki se jim približa na prekratko razdaljo, se nikoli ne vrne nazaj. To ime je trdno uveljavljeno in uveljavljeno. Schwarzschildova rešitev je prikazana na sliki. Čeprav so črne luknje znane kot "požrešne", se telesa, ki gredo mimo njih na varni razdalji, odbijejo tako, kot bi jih odbila navadna zvezda, in nadaljujejo svojo pot. Toda telesa katere koli narave, ki se približajo preblizu, bliže od razdalje, ki ji pravimo obzorje dogodkov črne luknje, so obsojena na propad – vztrajno bodo padala proti središču črne luknje, izpostavljena vse intenzivnejšim in nazadnje uničujočim gravitacijskim deformacijam.

Črna luknja upogiba strukturo okoliškega prostora-časa tako močan, da kateri koli predmet, ki prečka njegov "horizont dogodkov" - označen s črnim krogom - ne more uiti njegovi gravitacijski pasti. Nihče ne ve natančno, kaj se dogaja v globinah črnih lukenj.

Če na primer najprej plavate proti središču črne luknje, boste med prečkanjem obzorja dogodkov čutili vse večji občutek nelagodja. Gravitacijska sila črne luknje se bo tako povečala, da bo vaše noge vlekla veliko močneje kot glavo (navsezadnje bodo vaše noge nekoliko bližje središču črne luknje kot vaša glava), tako da lahko hitro raztrga vaše telo na koščke.
Če ste pri potovanju okoli črne luknje previdni in pazite, da ne prečkate njenega obzorja dogodkov, lahko črno luknjo uporabite za izjemen trik. Predstavljajte si na primer, da odkrijete črno luknjo z maso, ki je 1000-krat večja od mase Sonca, in se spustite navzdol, ravno ko se je George spustil k Soncu, na višino 3 cm nad obzorjem dogodkov. Kot smo že omenili, gravitacijska polja povzročajo deformacijo časa, kar pomeni, da se bo vaše potovanje skozi čas upočasnilo. Pravzaprav se bo vaš čas zelo upočasnil, ker imajo črne luknje tako močna gravitacijska polja. Vaša ura bo tekla približno desettisočkrat počasneje kot ura vašega prijatelja na Zemlji. Če v tem položaju eno leto visiš nad obzorjem dogodkov črne luknje in se nato po vrvi povzpneš nazaj do tistega, ki te čaka v bližini. vesoljska ladja za kratko, a prijetno pot domov, nato pa boste ob vrnitvi ugotovili, da je od vašega odhoda minilo več kot deset tisoč let. Črno luknjo lahko uporabite kot nekakšen časovni stroj, ki vam bo omogočil potovanje v daljno prihodnost Zemlje.
Da bi dobili občutek o velikanskem obsegu teh pojavov, upoštevajte, da bo zvezda z maso, ki je enaka masi Sonca, postala črna luknja, če njen polmer ni opazovana vrednost (približno 700.000 km), ampak le približno 3 km. Predstavljajte si, da se naše celotno Sonce skrči na velikost Manhattna. Čajna žlička snovi tako stisnjenega Sonca bi tehtala toliko kot Mount Everest. Da bi naša Zemlja postala črna luknja, jo moramo stisniti v kroglo s polmerom, manjšim od centimetra. Fiziki so bili dolgo časa skeptični glede možnosti tako ekstremnih stanj snovi, mnogi med njimi so menili, da so črne luknje le plod bujne domišljije preobremenjenih teoretikov.
Vendar se je v zadnjem desetletju nabralo precej opazovalnih podatkov, ki potrjujejo obstoj črnih lukenj. Ker so črne barve, jih seveda ni mogoče neposredno opazovati s pregledovanjem neba s teleskopom. Namesto tega poskušajo astronomi zaznati črne luknje z nenavadnim obnašanjem običajnih zvezd, ki oddajajo svetlobo, ki se nahajajo blizu obzorij dogodkov črne luknje. Na primer, ko delci prahu in plina iz zunanjih plasti običajnih zvezd, ki mejijo na črno luknjo, hitijo proti obzorju dogodkov črne luknje, se pospešijo skoraj do svetlobne hitrosti. Pri takih hitrostih zaradi trenja v plinsko-prašnem vrtincu vdihane snovi pride do sproščanja ogromne količine toplote, zaradi česar plinsko-prašna zmes zasije, oddaja običajno vidno svetlobo in rentgenske žarke. Ker to sevanje nastane zunaj obzorja dogodkov, se lahko izogne ​​padcu v črno luknjo. To sevanje se širi v vesolju in ga je mogoče neposredno opazovati in preučevati. Splošna teorija relativnosti podrobno napoveduje značilnosti takih rentgenskih žarkov; opazovanje teh predvidenih značilnosti zagotavlja močan, čeprav posreden dokaz za obstoj črnih lukenj. Na primer, vse več je dokazov, da se v središču naše galaksije nahaja zelo ogromna črna luknja, dvainpolmilijonkrat večja od mase našega Sonca. Toda tudi te požrešne črne luknje so blede v primerjavi s tistimi, za katere astronomi verjamejo, da se nahajajo v središčih osupljivo svetlih kvazarjev, raztresenih po vesolju. To so črne luknje, katerih mase so milijardekrat večje od mase Sonca.
Schwarzschild je umrl le nekaj mesecev po tem, ko je našel rešitev. Umrl je zaradi kožna bolezen, ki ga je dobil na ruski fronti. Bil je star 42 let. Njegovo tragično kratko srečanje z Einsteinovo teorijo gravitacije je razkrilo enega najbolj osupljivih in skrivnostnih vidikov življenja v vesolju.« (" ", stran 31),

»Teoretična realnost, imenovana »črna luknja«, za katero se nakazuje primerjava s peklom, v bistvu ostaja teoretična, čeprav so si astronomi ustvarili na prvi pogled dokaj skladno sliko o fiziki črnih lukenj, razlogih za njihov nastanek in vpliv na prostor-časovni kontinuum.

V bistvu astronomi črno luknjo ne imenujejo nek fizični objekt, ampak območje v prostoru-času, v katerem je gravitacijska privlačnost tako močna, da nič, niti svetloba, ne more prodreti navzven - onkraj »obzorja dogodkov«.

Prevladujoča teorija je, da črne luknje nastanejo na mestu zgorelih masivnih zvezd: ko zvezda propade, gostota snovi postane tako visoka, da začne gravitacijska privlačnost v tem območju vleči okoliško snov.". (« » ).

»Kot je znano, sta bili doslej z opazovanji zabeleženi samo dve vrsti črnih lukenj - zvezdna masa(nastala kot posledica gravitacijskega kolapsa masivnih zvezd) in supermasivna(ki so po eni od hipotez rezultat združitve prvih). Brez hipotezenastanek supermasivnih črnih lukenj ni bolj ali manj utemeljen, vklj.hipoteza o združitvi, za dokaz katere je potrebna vsaj ena zanesljivo znanačrna luknja vmesne mase."(avgust 2008)

Črne luknje so posledica gravitacijskega kolapsa masivnih zvezd. Dovolj podrobno so opisani v znanstveni in poljudni literaturi.

Mehanizem "pasti" je ukrivljenost prostora-časa pod vplivom sil pošastne gravitacije. "INUkrivljenost vesolja-časa bo tako pomembna, da noben predmet (vključno s svetlobo), ki se dovolj približa zvezdi, ne bo mogel ubežati tej gravitacijski pasti.«

Veliki pok z vidika teorije "črnih lukenj"

»Po mnenju vseh obstoječe teorije Veliki pok, na začetku je bilo Vesolje točka v prostoru neskončno majhne prostornine, ki je imela neskončno veliko gostoto in temperaturo.”("Veliki problemi velikega poka. Problematična singularnost").

»Kljub velikemu uspehu obzorja teorije velikega poka še zdaleč niso brez oblaka ...

Ni jasno, zakaj imajo spiralne galaksije na enaki razdalji vedno večji "rdeči premik" kot eliptične galaksije(za več podrobnosti glej knjigo V.P. Chechev, Ya.M. Kramarovsky "Radioaktivnost in razvoj vesolja." M., "Nauka", 1978).

Nazadnje je postalo jasno, da hitrosti galaksij glede na ozadje CMB zelo majhen.Izmerjeni so ne na tisoče in desettisoče kilometrov na sekundo, kot izhaja iz teorije o širitvenem vesolju, ampaksamo sto kilometrov na sekundo . Izkazalo se je, da so galaksije praktično v mirovanju glede na kozmično mikrovalovno ozadje vesolja, ki ga iz več razlogov lahko štejemo za absolutni referenčni okvir galaksije.(za več podrobnosti glej knjigo "Razvoj metod astronomskih raziskav" (A.A. Efimov. "Astronomija in načelo relativnosti"). M., "Znanost", 1979, str. 545).

Še vedno ni jasno, kako premagati te težave.«(Siegel F.Yu. "Snov vesolja." - M.; "Kemija", 1982, razdelek "Rodovnik" kemični elementi", poglavje "Sinteza elementov", str. 166-167).

Po velikem poku

»Veliki pok je hiter padec prvotno ogromne gostote, temperature in tlaka snovi, koncentrirane v zelo majhnem volumnu vesolja. IN začetni trenutek Vesolje je imelo velikansko gostoto in temperaturo. V prvi sekundi svojega obstoja je imel svet gostoto ~ 10 5 g/cm 3 in temperaturo 10 10 K. Trenutna temperatura Nam najbližja zvezda, Sonce, je tisočkrat manjša.
V kratkem času po velikem poku – le 10–36 sekund – je bilo majhno vesolje napolnjeno s temeljnimi delci. Ti delci so za razliko od nuklidov, protonov in nevtronov nedeljivi. Protoni in nevtroni, osnova jedrske snovi, so pravzaprav sestavljeni iz njih. To so temeljni fermioni, ki medsebojno delujejo skozi eno samo temeljno interakcijo v tistem času razvoja vesolja. Kako je potekala ta interakcija? Skozi delce. Imenujejo se bozoni. Štirje so: foton (kvant gama), gluon in dva bozona - W in Z. In sami temeljni delci, tj. fermioni so šest vrst kvarkov in šest vrst leptonov.
Prav ta skupina delcev 12 fermionov, ki medsebojno delujejo preko 4 bozonov, je pravzaprav zametek vesolja...

Medtem pa se vrnimo k širitvenemu vesolju prvih trenutkov njegovega obstoja.
Sodobna fizika verjame, da so delci - fermioni in bozoni, ki so se pojavili takoj po velikem poku, nedeljivi. "Verjame" pomeni, da o njih še ni podatkov notranja struktura. Fermioni in bozoni so bili nekje do 10 -10 sekund razvoja vesolja brezmasni in so sestavljali tako imenovano "vrelo juho" majhnega vesolja. Medsebojno so delovali v skladu z enotnim zakonom Velikega združevanja.
Pri 10-36 sekundah se je obdobje velikega združevanja sesulo. Narava interakcije delcev se je začela spreminjati. Spajanje delcev in nastajanje težjih je bilo v času visoke temperature vesolja nemogoče.
Ohlajanje vesolja je trajalo 1 mikrosekundo» . (M. I. Panasyuk "Potepuhi vesolja ali odmev velikega poka").

vprašanje

Upoštevanje velikega poka z vidika teorije črnih lukenj prinaša neverjetne rezultate. Torej, " astronomi pravijo črna luknja območje v prostor-času, v katerem je gravitacijska sila tako močna, da nič, niti svetloba, ne more uiti».

Ampak območje, v katerem je snov koncentrirana v prvih trenutkih po velikem poku, bi moralo biti točno to. Največje (»supermasivne«) črne luknje (v središču galaksij in v kvazarjih) dosegajo maso, milijonkrat večjo od Sončeve. Toda masa opazovanega vesolja po sodobnih ocenah presega maso Sonca za več kot 10^20-krat - to je 100 kvintilijonov (1 kvintilijon = 1 milijarda milijard)! Nisem čustvena oseba, a kljub temu ne vem, koliko klicajev bi tukaj postavila.

In vsa ta ogromna masa ni ustvarila tako pošastne gravitacijske sile, da ukrivljenost prostora-časa ne bi povzročila učinka "črne luknje"? Za snov, ki se širi med velikim pokom, bi se moral čas toliko upočasniti, da še vedno ne bi ušla iz "obzorja dogodkov". To bi popolnoma odpravilo nadaljnje »razprševanje« snovi, ki kasneje sestavlja opazovani del vesolja. Obstaja logično protislovje - ali znanost napačno razume procese velikega poka ali pa je teorija o črnih luknjah napačna!

F. Dergačov "Črna luknja z maso vesolja?" 2. del

Pojem črne luknje poznajo vsi – od šolarjev do starejših, uporablja se v znanstveni in fantastični literaturi, v rumenih medijih in na znanstvenih konferencah. Toda kaj točno so takšne luknje, ni znano vsem.

Iz zgodovine črnih lukenj

1783 Prvo hipotezo o obstoju takšnega pojava, kot je črna luknja, je leta 1783 predstavil angleški znanstvenik John Michell. V svoji teoriji je združil dve Newtonovi stvaritvi – optiko in mehaniko. Michellova zamisel je bila naslednja: če je svetloba tok drobnih delcev, potem morajo, tako kot vsa druga telesa, delci izkusiti privlačnost gravitacijskega polja. Izkazalo se je, da bolj ko je zvezda masivna, težje se svetloba upre njeni privlačnosti. 13 let za Michellom je francoski astronom in matematik Laplace predstavil (najverjetneje neodvisno od britanskega kolega) podobno teorijo.

1915 Vendar so vsa njihova dela ostala nepreklicana do začetka 20. stoletja. Leta 1915 je Albert Einstein objavil Splošno teorijo relativnosti in pokazal, da je gravitacija ukrivljenost prostora-časa, ki jo povzroča snov, nekaj mesecev pozneje pa je nemški astronom in teoretični fizik Karl Schwarzschild z njo rešil določen astronomski problem. Raziskoval je strukturo ukrivljenega prostora-časa okoli Sonca in ponovno odkril pojav črnih lukenj.

(John Wheeler je skoval izraz "črne luknje")

1967 Ameriški fizik John Wheeler je orisal prostor, ki ga je mogoče kot kos papirja zmečkati v neskončno majhno točko in ga označil z izrazom »črna luknja«.

1974 Britanski fizik Stephen Hawking je dokazal, da lahko črne luknje, čeprav absorbirajo materijo brez povratka, oddajajo sevanje in na koncu izhlapijo. Ta pojav se imenuje "Hawkingovo sevanje".

2013 Najnovejša raziskava pulsarjev in kvazarjev ter odkritje kozmičnega mikrovalovnega sevanja ozadja je končno omogočilo opis samega koncepta črnih lukenj. Leta 2013 se je plinski oblak G2 zelo približal črni luknji in ga bo najverjetneje absorbirala, opazovanje edinstvenega procesa pa ponuja ogromno priložnosti za nova odkritja značilnosti črnih lukenj.

(Ogromen objekt Strelec A*, njegova masa je 4 milijonkrat večja od Sonca, kar pomeni kopico zvezd in nastanek črne luknje)

2017. Skupina znanstvenikov iz večdržavnega sodelovanja Event Horizon Telescope je povezala osem teleskopov z različne točke celinah Zemlje, opravila opazovanja črne luknje, ki je supermasiven objekt in se nahaja v galaksiji M87, ozvezdje Device. Masa objekta je 6,5 milijarde (!) Sončevih mas, gigantsko večja od masivnega objekta Strelec A*, za primerjavo, s premerom, ki je nekoliko manjši od razdalje od Sonca do Plutona.

Opazovanja so potekala v več fazah, od pomladi 2017 in skozi vsa obdobja 2018. Količina informacij je znašala petabajtov, nato pa jih je bilo treba dešifrirati in pridobiti pristno sliko ultra oddaljenega objekta. Zato je trajalo še celi dve leti, da so vse podatke temeljito obdelali in združili v eno celoto.

2019 Podatki so bili uspešno dešifrirani in prikazani, tako da je nastala prva slika črne luknje.

(Prva slika črne luknje v galaksiji M87 v ozvezdju Device)

Ločljivost slike vam omogoča, da vidite senco točke nepovrata v središču predmeta. Slika je bila pridobljena kot rezultat ultra dolgih osnovnih interferometričnih opazovanj. Gre za tako imenovana sinhrona opazovanja enega objekta z več radijskimi teleskopi, ki so med seboj povezani v mrežo in se nahajajo v različne dele globus, usmerjen v eno smer.

Kaj pravzaprav so črne luknje

Lakonična razlaga pojava gre takole.

Črna luknja je prostor-časovno območje, katerega gravitacijska privlačnost je tako močna, da ga noben predmet, vključno s svetlobnimi kvanti, ne more zapustiti.

Črna luknja je bila nekoč ogromna zvezda. Medtem ko se v njegovih globinah ohranjajo termonuklearne reakcije visok pritisk, vse ostaja normalno. Toda sčasoma se zaloga energije izčrpa in nebeško telo, se pod vplivom lastne gravitacije začne stiskati. Zadnja stopnja tega procesa je sesedanje zvezdnega jedra in nastanek črne luknje.

• 1. Črna luknja z veliko hitrostjo izvrže curek


• 2. Disk snovi zraste v črno luknjo


• 3. Črna luknja


• 4. Podroben diagram območja črne luknje


• 5. Velikost najdenih novih opazovanj

Najpogostejša teorija je, da podobni pojavi obstajajo v vsaki galaksiji, vključno s središčem naše. mlečna cesta. Ogromna gravitacijska sila luknje lahko okoli sebe zadrži več galaksij in jim prepreči, da bi se oddaljile druga od druge. "Območje pokritosti" je lahko različno, vse je odvisno od mase zvezde, ki se je spremenila v črno luknjo, in je lahko na tisoče svetlobnih let.

Schwarzschildov radij

Glavna lastnost črne luknje je, da se nobena snov, ki pade vanjo, ne more več vrniti. Enako velja za svetlobo. V svojem bistvu so luknje telesa, ki popolnoma absorbirajo vso svetlobo, ki pada nanje, in ne oddajajo nobene svoje. Takšni predmeti se lahko vizualno zdijo kot strdki popolne teme.

• 1. Gibanje snovi s polovično hitrostjo svetlobe


• 2. Fotonski obroč


• 3. Notranji fotonski obroč


• 4. Horizont dogodkov v črni luknji

Na podlagi Einsteinove splošne teorije relativnosti, če se telo približa kritični razdalji do središča luknje, se ne bo več moglo vrniti. Ta razdalja se imenuje Schwarzschildov radij. Kaj natančno se dogaja znotraj tega radija, ni zagotovo znano, vendar obstaja najpogostejša teorija. Menijo, da je vsa snov črne luknje skoncentrirana v neskončno majhni točki, v njenem središču pa je objekt z neskončno gostoto, kar znanstveniki imenujejo singularna motnja.

Kako pride do padca v črno luknjo?

(Na sliki je črna luknja Strelec A* videti kot izjemno svetel grozd svetlobe)

Ne tako dolgo nazaj, leta 2011, so znanstveniki odkrili plinski oblak, ki so mu dali preprosto ime G2, ki oddaja nenavadno svetlobo. Ta sij je morda posledica trenja v plinu in prahu, ki ga povzroča črna luknja Strelec A*, ki kroži okoli nje kot akrecijski disk. Tako postanemo opazovalci neverjetnega pojava absorpcije plinskega oblaka s supermasivno črno luknjo.

Glede na nedavne študije se bo črna luknja čim bolj približala marca 2014. Poustvarimo lahko sliko, kako se bo odvijal ta vznemirljivi spektakel.

• 1. Ko se plinski oblak prvič pojavi v podatkih, je podoben ogromni krogli plina in prahu.


• 2. Zdaj, junija 2013, je oblak od črne luknje oddaljen več deset milijard kilometrov. Vanjo pade s hitrostjo 2500 km/s.


• 3. Pričakuje se, da bo oblak šel mimo črne luknje, vendar bodo plimske sile, ki jih povzroča razlika v gravitaciji, ki deluje na sprednji in zadnji rob oblaka, povzročile, da bo ta dobival vse bolj podolgovato obliko.


• 4. Ko se oblak raztrga, bo večina najverjetneje stekla v akrecijski disk okoli strelca A* in v njem ustvarila udarne valove. Temperatura bo poskočila na nekaj milijonov stopinj.


• 5. Del oblaka bo padel neposredno v črno luknjo. Nihče ne ve natančno, kaj se bo s to snovjo zgodilo naprej, vendar se pričakuje, da bo med padcem oddajala močne tokove rentgenskih žarkov in je nikoli več ne bodo videli.

Video: črna luknja pogoltne plinski oblak

(Računalniška simulacija tega, koliko plinskega oblaka G2 bi uničila in porabila črna luknja Sagittarius A*)

Kaj je v črni luknji

Obstaja teorija, ki pravi, da je črna luknja v notranjosti praktično prazna, vsa njena masa pa je skoncentrirana v neverjetno majhni točki, ki se nahaja v njenem samem središču – singularnosti.

Po drugi teoriji, ki obstaja že pol stoletja, vse, kar pade v črno luknjo, preide v drugo vesolje, ki se nahaja v sami črni luknji. Zdaj ta teorija ni glavna.

In obstaja še tretja, najbolj sodobna in trdovratna teorija, po kateri se vse, kar pade v črno luknjo, raztopi v nihanjih strun na njeni površini, ki jo označujemo kot obzorje dogodkov.

Kaj je torej obzorje dogodkov? V črno luknjo je nemogoče pogledati tudi s super zmogljivim teleskopom, saj tudi svetloba, ki vstopi v velikanski vesoljski lijak, nima možnosti, da bi se vrnila nazaj. Vse, kar je mogoče vsaj nekako upoštevati, se nahaja v njegovi neposredni bližini.

Horizont dogodkov je običajna površinska linija, izpod katere ne more uiti nič (ne plin, ne prah, ne zvezde, ne svetloba). In to je zelo skrivnostna točka brez vrnitve v črnih luknjah vesolja.

Gradivo so pripravili uredniki InoSMI posebej za rubriko RIA Science >>

Michael Finkel

Zavrtimo uro nazaj. Pred človekom, preden je Zemlja, preden je Sonce vžgalo, preden so se rodile galaksije, preden je zasijala svetloba, je prišlo do "velikega poka". To se je zgodilo pred 13,8 milijarde let.

Toda kaj se je zgodilo pred tem? Mnogi fiziki pravijo, da "pred tem" ne obstaja. Trdijo, da se je čas začel šteti v trenutku "velikega poka", saj menijo, da vse, kar je prej obstajalo, ni vključeno v obseg znanosti. Nikoli ne bomo razumeli, kakšna je bila resničnost pred velikim pokom, iz česa je nastala in zakaj je nastalo naše vesolje. Takšne ideje presegajo človeško razumevanje.

Toda nekateri nekonvencionalni znanstveniki se s tem ne strinjajo. Ti fiziki teoretizirajo, da je bila nekaj trenutkov pred »velikim pokom« celotna masa in energija nastajajočega vesolja stisnjena v eno neverjetno gosto, a končno zrno. Recimo temu seme novega vesolja.

Menijo, da je bilo seme nepredstavljivo majhno, morda trilijone-krat manjše od katerega koli delca, ki bi ga lahko opazovali ljudje. In vendar je ta delec povzročil vse druge delce, da ne omenjamo galaksij, sončnega sistema, planetov in ljudi.

Če res želite nekaj imenovati božji delček, potem je to seme popolno za to ime.

Kako je torej nastalo to seme? Eno idejo je pred nekaj leti predstavil Nikodem Poplawski, ki dela na Univerzi v New Havenu. To je, da je bilo seme našega vesolja skovano v prvobitni peči, ki je zanj postala črna luknja.

Množenje multiverzumov

Preden nadaljujemo, je pomembno razumeti, da so v zadnjih dvajsetih letih številni teoretični fiziki postali prepričani, da naše vesolje ni edino. Morda smo del multiverzuma, ki predstavlja ogromno število posameznih vesolj, od katerih je vsako žareča krogla na pravem nočnem nebu.

Obstaja veliko polemik o tem, kako je eno vesolje povezano z drugim in ali taka povezava sploh obstaja. Toda vsi ti spori so zgolj špekulativni in resnice ni mogoče dokazati. Toda ena privlačna ideja je, da je seme vesolja kot seme rastline. To je košček bistvene snovi, tesno stisnjen in skrit v zaščitni lupini.

To natančno pojasnjuje, kaj se dogaja v črni luknji. Črne luknje so trupla velikanskih zvezd. Ko takšni zvezdi zmanjka goriva, se njeno jedro zruši. Sila gravitacije vleče vse skupaj z neverjetno in vedno večjo silo. Temperature dosežejo 100 milijard stopinj. Atomi se sesedajo. Elektroni so raztrgani na koščke. In potem se ta masa še bolj skrči.

Na tej točki se zvezda spremeni v črno luknjo. To pomeni, da je njegova privlačnost tako ogromna, da ji ne more uiti niti žarek svetlobe. Meja med notranjostjo in zunanjostjo črne luknje se imenuje obzorje dogodkov. V središču skoraj vsake galaksije, vključno z našo Rimsko cesto, znanstveniki odkrivajo gromozanske črne luknje, ki so nekaj milijonkrat masivnejše od našega Sonca.

Vprašanja brez dna

Če uporabite Einsteinovo teorijo, da ugotovite, kaj se dogaja na dnu črne luknje, lahko izračunate točko, ki je neskončno gosta in neskončno majhna. Ta hipotetični koncept se imenuje singularnost. Toda v naravi neskončnosti običajno ne obstajajo. Težava je v Einsteinovih teorijah, ki zagotavljajo odlične izračune za velik del vesolja, vendar razpadejo pred neverjetnimi silami, kot so tiste znotraj črne luknje ali tiste, ki so prisotne ob rojstvu vesolja.

Fiziki, kot je dr. Poplavsky, pravijo, da snov znotraj črne luknje dejansko pride do točke, ko je ni več mogoče stisniti. To "seme" je neverjetno majhno in tehta toliko kot milijarda zvezd. Toda za razliko od singularnosti je povsem resničen.

Po Poplavskem se proces stiskanja ustavi, ker se črne luknje vrtijo. Vrtijo se zelo hitro, morda dosežejo svetlobno hitrost. In ta torzija daje stisnjenemu semenu neverjetno aksialno vrtenje. Seme ni samo majhno in težko; tudi zvit in stisnjen je, kakor vzmet tistega hudiča v tobačnici.

Z drugimi besedami, povsem možno je, da je črna luknja tunel, »enosmerna vrata« med dvema vesoljema, pravi Poplavsky. To pomeni, da če padeš v črno luknjo v središču Mlečne ceste, potem je povsem možno, da boš končal v drugem vesolju (no, če ne ti, potem pa tvoja zmečkanost drobni delci telo). To drugo vesolje ni v našem; luknja je preprosto vezni člen, kot skupna korenina, iz katere rasteta dve trepetliki.

Kaj pa vsi mi, v našem lastnem vesolju? Morda smo produkt drugega, starejšega vesolja. Recimo temu naše pravo vesolje. To seme, ki ga je matično vesolje skovalo v črni luknji, je morda močno odskočilo pred 13,8 milijardami let, in čeprav se naše vesolje od takrat hitro širi, smo morda še vedno zunaj obzorja dogodkov črne luknje.

Ameriški znanstveniki so predlagali popolnoma neverjetno hipotezo, da se celotno naše ogromno vesolje nahaja znotraj velikanske črne luknje. Presenetljivo je, da lahko tak model pojasni številne skrivnosti vesolja.

Ameriški fizik z univerze Indiana Nikodem Poplavsky je utemeljitelj precej nenavadne teorije o zgradbi našega vesolja. Po tej teoriji se naše celotno vesolje nahaja znotraj velikanske črne luknje, ta pa se nahaja v super-velikem-vesolju.

Ta na videz nenavadna hipoteza lahko pojasni številne nedoslednosti, ki obstajajo v sodobni teoriji vesolja. Poplavsky je svojo teorijo predstavil že pred enim letom, zdaj pa jo je pojasnil in bistveno razširil.

Črna luknja - vhod v tunel prostora-časa

V modelu zgradbe vesolja, ki ga je razvil ameriški fizik, je predpostavka, da črne luknje
so vhodi v Einstein-Rosenove črvine, torej prostorske tunele, ki povezujejo različne dele štiridimenzionalnega prostora-časa.

V tem modelu je črna luknja s tunelom povezana z lastnim antipodom – belo luknjo, ki se nahaja na drugem koncu časovnega tunela. Znotraj črvine s to strukturo vesolja je opaziti nenehno širjenje prostora.

Zdaj je Poplavsky zaključil, da je naše vesolje notranjost tega predora, ki povezuje Črno in Bela luknja. Ta model vesolja pojasnjuje večino nerešljivih problemov sodobne kozmologije: temno snov, temno energijo, kvantne učinke pri analizi gravitacije v kozmičnem merilu.

Za izgradnjo svojega modela je avtor teorije uporabil poseben matematični aparat - teorijo torzije. V njem se prostor-čas kaže kot en sam žarek, ki se suka pod vplivom gravitacijske ukrivljenosti prostora-časa. Te ukrivljenosti je mogoče zaznati celo z našimi zelo nepopolnimi opazovalnimi sredstvi v svetovnem merilu.

Kakšen je svet v resnici?

Zato v našem okoliškem svetu vsakdo vidi le tisto, kar je dostopno njegovim čutom, na primer hrošč, ki se plazi po balonu, čuti ravno in neskončno. Zato je zelo težko zaznati zvijanje fleksibilnega prostora-časa, še posebej, če ste znotraj te dimenzije.

Seveda takšen model zgradbe vesolja predpostavlja, da je vsaka črna luknja v našem vesolju prehod v drugo vesolje. Toda sploh ni jasno, koliko »plasti«, kot jih imenuje Poplavsky, obstaja v pra-velikem-N-krat velikem-vesolju, v katerem se nahaja naša črna luknja z našim vesoljem.

Neverjetna hipoteza je potrjena

Ali je res mogoče potrditi tako neverjetno hipotezo? Nikodem Poplavsky meni, da je to mogoče. Navsezadnje se v našem vesolju vse črne luknje in zvezde vrtijo. Po logičnem sklepanju bi moralo biti popolnoma enako v super-velikem-vesolju. To pomeni, da bi morali biti rotacijski parametri našega vesolja enaki tistim črne luknje, v kateri se nahaja.

V tem primeru naj bi se del spiralnih galaksij zasukal v levo, drugi prostorsko nasprotni del pa v desno. Dejansko je po sodobnih opazovalnih podatkih večina spiralnih galaksij zavitih leva stran- "levo", v drugem, nasprotnem delu opazovanega vesolja pa je vse obratno - večina spiralnih galaksij se zasuka v desno.

Svet vam ne dolguje ničesar - bil je tu pred vami.
- Mark Twain

Zakaj se vesolje ni sesedlo v črno luknjo takoj po velikem poku?

Vesolje je dandanes polno vsega. Naša galaksija je hladna mešanica zvezd, planetov, plina, prahu, velika količina temna snov, ki vsebuje med 200 in 400 milijardami zvezd, ki tehta bilijonkrat več kot naš celoten sončni sistem. Toda naša galaksija je le ena od trilijonov podobno velikih galaksij, raztresenih po vesolju.

Toda ne glede na to, kako masivno je vesolje, je ta masa razporejena po ogromnem prostoru. Opazljivi del vesolja ima premer približno 92 milijard svetlobnih let, kar je v primerjavi z mejami našega solarni sistem Težko si je predstavljati. Orbita Plutona in drugih objektov Kuiperjevega pasu je 0,06 % svetlobna leta. Zato imamo ogromno maso, porazdeljeno po ogromni prostornini. In rad bi si predstavljal, kako se povezujejo drug z drugim.

No, naše Sonce tehta 2*10^30 kg. To pomeni, da vsebuje 10^57 protonov in nevtronov. Če upoštevamo, da vesolje vsebuje 10^24 sončne mase navadne snovi, se izkaže, da krogla s polmerom 46 milijard kilometrov vsebuje 10^81 nukleonov. Če izračunamo povprečno gostoto vesolja, se izkaže, da znaša približno dva protona na kubični meter. In to je MINOR!

Torej, če začnete razmišljati o v zgodnji fazi razvoja našega vesolja, ko sta bili vsa snov in energija zbrani v zelo majhnem prostoru, ki je bil veliko manjši celo od našega Osončja, se moramo zamisliti nad vprašanjem našega bralca.

Ko je bilo vesolje po velikem poku staro eno pikosekundo, je bila vsa ta snov, ki jo zdaj vsebujejo zvezde, galaksije, jate in superjate vesolja, v prostornini, manjši od krogle s polmerom, ki je enak trenutnemu polmeru Zemljine orbite.

In, ne da bi zmanjšali teorijo, da se celotno vesolje prilega tako majhni prostornini, recimo, da poznamo črne luknje, ki že obstajajo in katerih masa je veliko manjša od mase vesolja, njihova velikost pa je veliko večja od omenjeni obseg!

Pred vami je velikanska eliptična galaksija Messier 87, največja galaksija, ki je od nas oddaljena 50 milijonov svetlobnih let, kar je 0,1 % polmera opazovanega vesolja. V njenem središču je supermasivna črna luknja z maso 3,5 milijarde sončnih. To pomeni, da ima Schwarzschildov polmer - ali polmer, iz katerega svetloba ne more uiti. To je približno 10 milijard kilometrov, kar je 70-kratna razdalja od Zemlje do Sonca.

Torej, če takšna masa v tako majhnem volumnu vodi do pojava črne luknje, zakaj 10^14-krat večja masa, ki je v še manjšem volumnu, ni povzročila pojava črne luknje, ampak očitno, privedlo do nastanka našega vesolja?

Tako da ga skoraj ni prinesla. Vesolje se sčasoma širi in njegova hitrost širjenja se zmanjšuje, ko se premikamo v prihodnost. V daljni preteklosti, v prvih pikosekundah vesolja, je bila hitrost njegovega širjenja veliko, veliko večja kot je zdaj. Koliko več?

Danes se vesolje širi s hitrostjo približno 67 km/s/Mpc, kar pomeni, da se za vsak megaparsec (približno 3,26 milijona svetlobnih let), ko je nekaj oddaljeno od nas, razdalja med nami in tem objektom poveča s hitrostjo 67 kilometrov na sekundo. Ko je bila starost vesolja pikosekund, je bila ta hitrost bližje 10^46 km/s/MPc. Če pogledamo to v perspektivo, bi današnja hitrost širjenja povzročila, da bi se vsak atom snovi na Zemlji tako hitro oddaljeval od drugih, da bi se razdalja med njimi vsako sekundo povečala za eno svetlobno leto!

Ta razširitev opisuje zgornjo enačbo. Na eni strani je H, Hubblova stopnja širitve vesolja, na drugi strani pa je veliko stvari. Najpomembnejša pa je spremenljivka ρ, ki označuje energijsko gostoto vesolja. Če sta H in ρ popolnoma uravnotežena, lahko vesolje preživi zelo dolgo. Toda že rahlo neravnovesje bo povzročilo eno od dveh zelo neprijetnih posledic.

Če bi bila stopnja širjenja vesolja nekoliko manjša glede na količino njegove mase in energije, bi se naše vesolje soočilo s skoraj trenutnim kolapsom. Preobrazba v črno luknjo ali Big Crunch bi se zgodila zelo hitro. In če bi bila stopnja širjenja le malo višja, se atomi med seboj sploh ne bi povezali. Vse bi se razširilo tako hitro, da bi vsak subatomski delec obstajal v svojem vesolju, brez ničesar, s čimer bi lahko vplival.

In kako različne bi morale biti stopnje širitve, da bi jih dosegli različne rezultate? Na 10%? Za 1%? Za 0,1 %?

Vzemi višje. Potrebna bi bila razlika manj kot 1/10^24, da bi vesolju zagotovili čas, da obstane 10 milijard let. To pomeni, da bi bila celo razlika 0,00000001 % od stopnje širjenja, ki se je zgodila, dovolj, da bi se vesolje sesedlo nazaj v manj kot sekundi, če bi bilo širjenje prepočasno. Ali preprečiti nastanek celo enega atoma helija, če bi bila ekspanzija prevelika.

A mi nimamo nič od tega: imamo vesolje, ki je primer skoraj popolnega ravnovesja med širjenjem in gostoto snovi ter sevanjem in je drugačno Trenutno stanje od idealnega ravnotežja le za zelo majhno kozmološko konstanto, ki ni nič. Ne moremo še pojasniti, zakaj obstaja, a morda boste uživali v preučevanju tistega, kar tega ne razloži!