S. TRANKOVSKI
Printre cele mai importante și interesante probleme ale fizicii și astrofizicii moderne, academicianul V.L Ginzburg a numit probleme legate de găurile negre (vezi „Știința și viața” nr. 11, 12, 1999). Existența acestor obiecte ciudate a fost prezisă în urmă cu mai bine de două sute de ani, condițiile care au condus la formarea lor au fost calculate cu precizie la sfârșitul anilor 30 ai secolului XX, iar astrofizica a început să le studieze serios cu mai puțin de patruzeci de ani în urmă. Astăzi, reviste științifice din întreaga lume publică anual mii de articole despre găurile negre.
Formarea unei găuri negre poate avea loc în trei moduri.
Acesta este modul în care se obișnuiește să descrie procesele care au loc în vecinătatea unei găuri negre care se prăbușește. În timp (Y), spațiul (X) din jurul lui (zona umbrită) se micșorează, grăbindu-se spre singularitate.
Câmpul gravitațional al unei găuri negre introduce distorsiuni severe în geometria spațiului.
O gaură neagră, invizibilă printr-un telescop, se dezvăluie doar prin influența gravitațională.
În câmpul gravitațional puternic al unei găuri negre, se nasc perechile particule-antiparticule.
Nașterea unei perechi particule-antiparticule în laborator.
CUM AU RĂSCAT
Un corp ceresc luminos, având o densitate egală cu cea a Pământului și un diametru de două sute cincizeci de ori mai mare decât diametrul Soarelui, datorită forței gravitației sale, nu va permite luminii sale să ajungă la noi. Astfel, este posibil ca cele mai mari corpuri luminoase din Univers să rămână invizibile tocmai datorită dimensiunii lor.
Pierre Simon Laplace.
Expunerea sistemului mondial. 1796
În 1783, matematicianul englez John Mitchell, iar treisprezece ani mai târziu, independent de el, astronomul și matematicianul francez Pierre Simon Laplace, au efectuat un studiu foarte ciudat. S-au uitat la condițiile în care lumina nu ar putea scăpa de stea.
Logica oamenilor de știință era simplă. Pentru orice obiect astronomic (planetă sau stea), este posibil să se calculeze așa-numita viteză de evacuare, sau a doua viteză cosmică, care permite oricărui corp sau particulă să o părăsească pentru totdeauna. Și în fizica acelui timp, domnea supremă teoria lui Newton, potrivit căreia lumina este un flux de particule (teoria undelor electromagnetice și a quantelor era încă la aproape o sută cincizeci de ani distanță). Viteza de evacuare a particulelor poate fi calculată pe baza egalității energiei potențiale de pe suprafața planetei și a energiei cinetice a unui corp care a „scăpat” la o distanță infinit de mare. Această viteză este determinată de formula #1#
Unde M- masa obiectului spațial, R- raza sa, G- constantă gravitațională.
Din aceasta putem obține cu ușurință raza unui corp cu o masă dată (numită mai târziu „raza gravitațională” r g "), la care viteza de evacuare este egală cu viteza luminii:
Aceasta înseamnă că o stea s-a comprimat într-o sferă cu o rază r g< 2G.M./c 2 va înceta să mai emită - lumina nu o va putea părăsi. O gaură neagră va apărea în Univers.
Este ușor de calculat că Soarele (masa sa este de 2,1033 g) se va transforma într-o gaură neagră dacă se va contracta pe o rază de aproximativ 3 kilometri. Densitatea substanţei sale va ajunge la 10 16 g/cm 3 . Raza Pământului, comprimată într-o gaură neagră, ar scădea la aproximativ un centimetru.
Părea incredibil că ar putea exista forțe în natură capabile să comprima o stea la o dimensiune atât de nesemnificativă. Prin urmare, concluziile din lucrările lui Mitchell și Laplace au fost considerate timp de mai bine de o sută de ani ca fiind un paradox matematic care nu avea nicio semnificație fizică.
Dovada matematică riguroasă că un astfel de obiect exotic în spațiu era posibil a fost obținută abia în 1916. Astronomul german Karl Schwarzschild, după ce a analizat ecuațiile teoriei generale a relativității a lui Albert Einstein, a obținut un rezultat interesant. După ce a studiat mișcarea unei particule în câmpul gravitațional al unui corp masiv, a ajuns la concluzia: ecuația își pierde sensul fizic (soluția sa se transformă la infinit) atunci când r= 0 și r = r g.
Punctele în care caracteristicile domeniului devin lipsite de sens se numesc singulare, adică speciale. Singularitatea la punctul zero reflectă punctual, sau, ceea ce este același lucru, structura central simetrică a câmpului (la urma urmei, orice corp sferic - o stea sau o planetă - poate fi reprezentat ca punct material). Și puncte situate pe o suprafață sferică cu o rază r g, formează însăși suprafața de pe care viteza de evacuare este egală cu viteza luminii. În teoria generală a relativității se numește sfera singulară Schwarzschild sau orizontul evenimentelor (de ce va deveni clar mai târziu).
Bazându-ne deja pe exemplul obiectelor cunoscute nouă - Pământul și Soarele - este clar că găurile negre sunt obiecte foarte ciudate. Chiar și astronomii care se ocupă de materie la valori extreme de temperatură, densitate și presiune le consideră foarte exotice și până de curând nu toată lumea credea în existența lor. Cu toate acestea, primele indicii ale posibilității formării găurilor negre erau deja conținute în teoria generală a relativității a lui A. Einstein, creată în 1915. Astronomul englez Arthur Eddington, unul dintre primii interpreți și popularizatori ai teoriei relativității, în anii 30 a derivat un sistem de ecuații care descriu structura internă a stelelor. Din ele rezultă că steaua se află în echilibru sub influența forțelor gravitaționale direcționate opus și a presiunii interne create de mișcarea particulelor de plasmă fierbinte în interiorul stelei și de presiunea radiației generată în adâncurile sale. Aceasta înseamnă că steaua este o minge de gaz, în centrul căreia există o temperatură ridicată, care scade treptat spre periferie. Din ecuații, în special, a rezultat că temperatura de suprafață a Soarelui era de aproximativ 5500 de grade (ceea ce era destul de în acord cu datele măsurătorilor astronomice), iar în centrul său ar trebui să fie de aproximativ 10 milioane de grade. Acest lucru i-a permis lui Eddington să facă o concluzie profetică: la această temperatură, o reacție termonucleară „se aprinde”, suficientă pentru a asigura strălucirea Soarelui. Fizicienii atomici din acea vreme nu erau de acord cu acest lucru. Li s-a părut că era prea „rece” în adâncurile stelei: temperatura acolo nu era suficientă pentru ca reacția să „ducă”. La aceasta, teoreticianul înfuriat a răspuns: „Căutați un loc mai fierbinte!”
Și, în cele din urmă, s-a dovedit a avea dreptate: o reacție termonucleară are loc într-adevăr în centrul stelei (un alt lucru este că așa-numitul „model solar standard”, bazat pe idei despre fuziunea termonucleară, se pare că s-a dovedit a fi fi incorect - vezi, de exemplu, „Știința și viața” nr. 2, 3, 2000). Dar, cu toate acestea, reacția în centrul stelei are loc, steaua strălucește, iar radiația care apare o menține într-o stare stabilă. Dar „combustibilul” nuclear din stea se stinge. Eliberarea de energie se oprește, radiația se stinge și forța care limitează atracția gravitațională dispare. Există o limită a masei unei stele, după care steaua începe să se micșoreze ireversibil. Calculele arată că acest lucru se întâmplă dacă masa stelei depășește două-trei mase solare.
PRIBERE GRAVITAȚIONALĂ
La început, viteza de contracție a stelei este mică, dar viteza acesteia crește continuu, deoarece forța gravitațională este invers proporțională cu pătratul distanței. Compresia devine ireversibilă, nu există forțe capabile să contracareze autogravitația. Acest proces se numește colaps gravitațional. Viteza de mișcare a învelișului stelei către centrul său crește, apropiindu-se de viteza luminii. Și aici încep să joace un rol efectele teoriei relativității.
Viteza de evacuare a fost calculată pe baza ideilor newtoniene despre natura luminii. Din punctul de vedere al relativității generale, fenomenele din vecinătatea unei stele care se prăbușesc apar oarecum diferit. În câmpul său gravitațional puternic, are loc așa-numita deplasare gravitațională spre roșu. Aceasta înseamnă că frecvența radiațiilor care provine de la un obiect masiv este deplasată către frecvențe inferioare. În limită, la limita sferei Schwarzschild, frecvența radiației devine zero. Adică, un observator situat în afara acestuia nu va putea afla nimic despre ceea ce se întâmplă în interior. De aceea sfera Schwarzschild este numită orizont de evenimente.
Dar scăderea frecvenței echivalează cu încetinirea timpului, iar când frecvența devine zero, timpul se oprește. Aceasta înseamnă că un observator din exterior va vedea o imagine foarte ciudată: învelișul unei stele, care cade cu o accelerație crescândă, se oprește în loc să atingă viteza luminii. Din punctul lui de vedere, compresia se va opri de îndată ce dimensiunea stelei se apropie de gravitație
usu. El nu va vedea niciodată nici măcar o particulă „se scufundă” sub sfera Schwarzschiel. Dar pentru un observator ipotetic care cade într-o gaură neagră, totul se va termina în câteva clipe sub ceasul lui. Astfel, timpul de colaps gravitațional al unei stele de dimensiunea Soarelui va fi de 29 de minute, iar o stea neutronică mult mai densă și mai compactă va dura doar 1/20.000 de secundă. Și aici se confruntă cu probleme asociate cu geometria spațiului-timp lângă o gaură neagră.
Observatorul se găsește într-un spațiu curbat. În apropierea razei gravitaționale, forțele gravitaționale devin infinit de mari; ele întind racheta cu astronautul-observator într-un fir infinit de subțire de lungime infinită. Dar el însuși nu va observa acest lucru: toate deformațiile sale vor corespunde distorsiunilor coordonatelor spațiu-timp. Aceste considerații, desigur, se referă la un caz ideal, ipotetic. Orice corp real va fi sfâșiat de forțele mareelor cu mult înainte de a se apropia de sfera Schwarzschild.
DIMENSIUNEA GĂURILOR NEGRE
Dimensiunea unei găuri negre, sau mai precis, raza sferei Schwarzschild, este proporțională cu masa stelei. Și din moment ce astrofizica nu impune nicio restricție cu privire la dimensiunea unei stele, o gaură neagră poate fi arbitrar de mare. Dacă, de exemplu, a apărut în timpul prăbușirii unei stele cu o masă de 10 8 mase solare (sau datorită fuziunii a sute de mii, sau chiar milioane de stele relativ mici), raza sa va fi de aproximativ 300 de milioane de kilometri, de două ori pe orbita Pământului. Și densitatea medie a substanței unui astfel de gigant este aproape de densitatea apei.
Aparent, acestea sunt genul de găuri negre care se găsesc în centrele galaxiilor. În orice caz, astronomii numără astăzi aproximativ cincizeci de galaxii, în centrul cărora, judecând după dovezi indirecte (discutate mai jos), există găuri negre cu o masă de aproximativ un miliard (10 9) solare. Se pare că, de asemenea, galaxia noastră are propria sa gaură neagră; Masa sa a fost estimată destul de precis - 2,4. 10 6 ±10% din masa Soarelui.
Teoria sugerează că, alături de astfel de supergiganți, ar trebui să apară și mini-găuri negre cu o masă de aproximativ 10 14 g și o rază de aproximativ 10 -12 cm (dimensiunea unui nucleu atomic). Ele ar putea apărea în primele momente ale existenței Universului ca o manifestare a neomogenității foarte puternice a spațiului-timp cu densitate energetică colosală. Astăzi, cercetătorii realizează condițiile care existau în Univers la acea vreme la coliziune puternice (acceleratoare care folosesc fascicule de ciocnire). Experimentele de la CERN la începutul acestui an au produs plasmă de quarc-gluoni, materie care exista înainte de apariția particulelor elementare. Cercetările asupra acestei stări a materiei continuă la Brookhaven, centrul american de accelerare. Este capabil să accelereze particulele la energii cu unu și jumătate până la două ordine de mărime mai mari decât acceleratorul din
CERN. Experimentul viitor a provocat îngrijorare serioasă: va apărea o mini-gaură neagră în timpul implementării sale, care va îndoi spațiul nostru și va distruge Pământul?
Această teamă a rezonat atât de puternic încât guvernul SUA a fost forțat să convoace o comisie autorizată pentru a examina această posibilitate. O comisie formată din cercetători de seamă a concluzionat: energia acceleratorului este prea scăzută pentru a apărea o gaură neagră (acest experiment este descris în revista Science and Life, nr. 3, 2000).
CUM SĂ VEDEȚI INVIZIBILUL
Găurile negre nu emit nimic, nici măcar lumină. Cu toate acestea, astronomii au învățat să-i vadă sau, mai degrabă, să găsească „candidați” pentru acest rol. Există trei moduri de a detecta o gaură neagră.
1. Este necesar să se monitorizeze rotația stelelor în grupuri în jurul unui anumit centru de greutate. Dacă se dovedește că nu există nimic în acest centru, iar stelele par să se învârtească în jurul unui spațiu gol, putem spune destul de încrezători: în acest „gol” există o gaură neagră. Pe această bază a fost presupusă prezența unei găuri negre în centrul galaxiei noastre și a fost estimată masa acesteia.
2. O gaură neagră aspiră activ materia în sine din spațiul înconjurător. Praful interstelar, gazul și materia din stelele din apropiere cad pe el într-o spirală, formând un așa-numit disc de acreție, similar cu inelul lui Saturn. (Aceasta este tocmai sperietoarea din experimentul Brookhaven: o mini-gaura neagră care a apărut în accelerator va începe să sugă Pământul în sine, iar acest proces nu a putut fi oprit de nicio forță.) Apropiindu-se de sfera Schwarzschild, particulele experimentează accelerație și începe să emită în intervalul de raze X. Această radiație are un spectru caracteristic similar cu radiația bine studiată a particulelor accelerate într-un sincrotron. Și dacă o astfel de radiație provine dintr-o regiune a Universului, putem spune cu încredere că acolo trebuie să existe o gaură neagră.
3. Când două găuri negre se îmbină, are loc radiația gravitațională. Se calculează că, dacă masa fiecăreia este de aproximativ zece mase solare, atunci când se contopesc în câteva ore, energie echivalentă cu 1% din masa lor totală va fi eliberată sub formă de unde gravitaționale. Aceasta este de o mie de ori mai mult decât lumina, căldura și alte energie pe care Soarele le-a emis pe parcursul întregii sale existențe - cinci miliarde de ani. Ei speră să detecteze radiația gravitațională cu ajutorul observatoarelor de unde gravitaționale LIGO și altele, care sunt acum construite în America și Europa cu participarea cercetătorilor ruși (a se vedea „Știința și viața” nr. 5, 2000).
Și totuși, deși astronomii nu au nicio îndoială cu privire la existența găurilor negre, nimeni nu îndrăznește să afirme categoric că exact una dintre ele este situată într-un anumit punct al spațiului. Etica științifică și integritatea cercetătorului necesită un răspuns fără ambiguitate la întrebarea pusă, unul care să nu tolereze discrepanțe. Nu este suficient să estimați masa unui obiect invizibil, trebuie să măsurați raza acestuia și să arătați că nu depășește raza Schwarzschild. Și chiar și în Galaxy noastră, această problemă nu este încă rezolvabilă. De aceea, oamenii de știință arată o anumită reținere în raportarea descoperirii lor, iar revistele științifice sunt literalmente pline cu rapoarte despre lucrări teoretice și observații ale efectelor care pot arunca lumină asupra misterului lor.
Cu toate acestea, găurile negre mai au o proprietate, prezisă teoretic, care ar putea face posibilă observarea lor. Dar, totuși, cu o condiție: masa găurii negre ar trebui să fie mult mai mică decât masa Soarelui.
O gaură neagră poate fi, de asemenea, „albă”
Multă vreme, găurile negre au fost considerate întruchiparea întunericului, obiecte care în vid, în absența absorbției materiei, nu emit nimic. Cu toate acestea, în 1974, celebrul teoretician englez Stephen Hawking a arătat că găurilor negre li se poate atribui o temperatură și, prin urmare, ar trebui să radieze.
Conform conceptelor mecanicii cuantice, vidul nu este gol, ci un fel de „spumă de spațiu-timp”, o amestec de particule virtuale (neobservabile în lumea noastră). Cu toate acestea, fluctuațiile de energie cuantică pot „ejecta” o pereche particule-antiparticule din vid. De exemplu, în ciocnirea a două sau trei cuante gamma, un electron și un pozitron vor apărea ca din aer. Acest fenomen și fenomene similare au fost observate în mod repetat în laboratoare.
Fluctuațiile cuantice determină procesele de radiație ale găurilor negre. Dacă o pereche de particule cu energii EȘi -E(energia totală a perechii este zero) are loc în vecinătatea sferei Schwarzschild, soarta ulterioară a particulelor va fi diferită. Se pot anihila aproape imediat sau pot trece împreună sub orizontul evenimentelor. În acest caz, starea găurii negre nu se va schimba. Dar dacă o singură particulă merge sub orizont, observatorul va înregistra alta și i se va părea că a fost generată de o gaură neagră. În același timp, o gaură neagră care a absorbit o particulă cu energie -E, vă va reduce energia, și cu energie E- va creste.
Hawking a calculat ratele la care au loc toate aceste procese și a ajuns la concluzia: probabilitatea de absorbție a particulelor cu energie negativă este mai mare. Aceasta înseamnă că gaura neagră pierde energie și masă - se evaporă. În plus, radiază ca un corp complet negru cu o temperatură T = 6 . 10 -8 M Cu / M kelvin, unde M c - masa Soarelui (2,10 33 g), M- masa găurii negre. Această relație simplă arată că temperatura unei găuri negre cu o masă de șase ori mai mare decât cea a soarelui este egală cu o sută de milionemi de grad. Este clar că un corp atât de rece nu emite practic nimic și tot raționamentul de mai sus rămâne valabil. Mini-găurile sunt o altă chestiune. Este ușor de observat că, cu o masă de 10 14 -10 30 de grame, sunt încălzite la zeci de mii de grade și încinse! Trebuie remarcat imediat, însă, că nu există contradicții cu proprietățile găurilor negre: această radiație este emisă de un strat deasupra sferei Schwarzschild, și nu dedesubt.
Așadar, gaura neagră, care părea a fi un obiect veșnic înghețat, mai devreme sau mai târziu dispare, evaporându-se. Mai mult, pe măsură ce „slăbește”, rata de evaporare crește, dar durează totuși un timp extrem de lung. Se estimează că mini-găurile cu o greutate de 10-14 grame, care au apărut imediat după Big Bang-ul de acum 10-15 miliarde de ani, ar trebui să se evapore complet până la vremea noastră. În ultima etapă a vieții, temperatura lor atinge valori colosale, astfel încât produsele de evaporare trebuie să fie particule de energie extrem de mare. Poate că ei sunt cei care generează averse de aer larg răspândite în atmosfera Pământului - EAS. În orice caz, originea particulelor de energie anormal de mare este o altă problemă importantă și interesantă care poate fi strâns legată de întrebări nu mai puțin interesante din fizica găurilor negre.
Știu că acest lucru se presupune că nu este binevenit aici, dar fac o postare încrucișată de aici, la cererea directă a autorului - Nikolai Nikolaevich Gorkavy. Există șanse ca ideea lor să revoluționeze știința modernă. Și este mai bine să citiți despre asta în original decât în repovestirea REN-TV sau Lenti.ru.
Pentru cei care nu au urmărit subiectul. Să luăm în considerare două găuri negre care se rotesc una în jurul celeilalte, să zicem, cu mase de 15 și 20 de unități (masa Soarelui). Mai devreme sau mai târziu se vor contopi într-o gaură neagră, dar masa acesteia nu va fi de 35 de unități, ci, să zicem, de doar 30. Cele 5 rămase vor zbura sub formă de unde gravitaționale. Este această energie pe care telescopul gravitațional LIGO o captează.
Esența ideii lui Gorkavy și Vasilkov este următoarea. Să presupunem că ești un observator, stând pe scaun și simțind atracția a 35 de unități de masă împărțite la pătratul distanței. Și apoi bam - literalmente într-o secundă masa lor scade la 30 de unități. Pentru tine, din cauza principiului relativității, acesta va fi imposibil de distins de situația în care ai fost aruncat înapoi în direcția opusă cu o forță de 5 unități, împărțită la pătratul distanței. Adică imposibil de distins de antigravitație.
UPD: deoarece nu toată lumea a înțeles paragraful anterior, luați în considerare un experiment de gândire folosind analogia propusă în. Deci, ești un observator, așezat într-un rezervor care se rotește pe o orbită circulară foarte înaltă în jurul centrului de masă al acestei perechi de găuri negre. După cum obișnuia să spună bunicul Einstein, fără să te uiți dintr-un tanc, nu poți face diferența dintre a te deplasa pe orbită și a agăța pe loc undeva în spațiul intergalactic. Acum, să presupunem că o gaură neagră a fuzionat și o parte din masa lor a zburat. În acest sens, va trebui să vă deplasați pe o orbită mai înaltă în jurul aceluiași centru de masă, dar deja o gaură neagră unită. Și vei simți această tranziție către o altă orbită în rezervorul tău (mulțumită ofmetalului), iar observatorii externi de la infinit o vor considera ca pe o lovitură care te împinge în direcția de la centrul de masă. /UPD
Apoi sunt o grămadă de calcule cu tensori OTO groaznici. Aceste calcule, după o verificare atentă, au fost publicate în două articole în MNRAS - una dintre cele mai autorizate reviste de astrofizică din lume. Legături către articole: , (preprint cu introducerea autorului).
Și concluziile sunt: nu a existat Big Bang, dar a existat (și există) o Big Black Hole. Ceea ce ne bântuie pe toți.
După lansarea a două articole principale cu soluții matematice, sarcina de a scrie un articol mai popular și mai larg, precum și de a promova cosmologia cosmică reînviată, a intrat pe ordinea de zi. Și apoi s-a dovedit că, în mod surprinzător, europenii au reușit să reacționeze la al doilea articol, care deja mă invitase să prezint un raport în plen de 25 de minute în iunie despre accelerația Universului cu masă variabilă. Văd asta ca un semn bun: experții s-au săturat de „întunericul cosmologic” și caută o alternativă.
Jurnalistul Ruslan Safin a trimis și el întrebări în legătură cu publicarea celui de-al doilea articol. O versiune oarecum scurtată a răspunsurilor a fost publicată astăzi în „South Ural Panorama” sub următorul titlu din partea editorilor: „În interiorul găurii negre. Astronomul Nikolai Gorki a găsit centrul Universului.”
În primul rând, de dragul adevărului, trebuie să remarc că Alexander Vasilkov a fost cel care a început să pună în mod activ întrebarea „naivă”: Are Universul un centru? - care a inițiat toată munca noastră cosmologică ulterioară. Așa că am căutat și am găsit acest centru împreună. În al doilea rând, ziarul a cerut o fotografie cu noi împreună, dar nu a primit-o, așa că o prezint aici împreună cu textul integral al interviului citit de Sasha și completat cu comentariile sale. Iată-ne: Alexander Pavlovich Vasilkov în stânga, iar eu în dreapta:
1. După publicarea primului tău articol cu Vasilkov, ai sugerat că expansiunea accelerată observată a Universului este asociată cu predominarea forțelor de respingere asupra forțelor atractive la distanțe mari. În noul articol, ajungi la o altă concluzie - despre expansiunea relativ accelerată: ni se pare că ceva se accelerează pentru că noi înșine încetinim. Ce te-a adus la această idee?
Într-o lucrare din 2016 publicată în Jurnalul Societății Regale de Astronomie, eu și Alexander Vasilkov am arătat că, dacă masa gravitațională a unui obiect se modifică, atunci pe lângă accelerația newtoniană obișnuită, în jurul acestuia apare o forță suplimentară. Ea cade invers proporțional cu distanța de la obiect, adică mai lent decât forța newtoniană, care depinde de pătratul distanței. Prin urmare, noua forță trebuie să domine pe distanțe lungi. Când masa unui obiect a scăzut, noua forță a dat repulsie sau antigravitație atunci când a crescut, a apărut o atracție suplimentară, hipergravitație. Acesta a fost un rezultat matematic riguros care a modificat celebra soluție Schwarzschild și a fost obținut în cadrul teoriei gravitației lui Einstein. Concluzia este aplicabilă pentru o masă de orice dimensiune și este făcută pentru un observator staționar.
Dar atunci când discutăm aceste rezultate, am exprimat verbal ipoteze suplimentare - mai degrabă, sperăm că antigravitația găsită este responsabilă atât pentru expansiunea Universului, cât și pentru accelerarea expansiunii sale în ochii observatorilor însoțitori, adică tu și eu. În timp ce lucram la cel de-al doilea articol, care a fost publicat în luna februarie a acestui an în aceeași revistă și a fost direct dedicat cosmologiei, am descoperit că realitatea este mai complexă decât speranțele noastre. Da, antigravitația descoperită este responsabilă pentru Big Bang și expansiunea evidentă a Universului - aici am avut dreptate în presupunerile noastre. Dar accelerația subtilă a expansiunii cosmologice observată de observatori în 1998 s-a dovedit a fi datorată nu antigravitației, ci hipergravitației din munca noastră din 2016. Soluția matematică riguroasă rezultată indică în mod clar că această accelerație va avea semnul observat numai atunci când o parte din masa Universului crește și nu scade. În raționamentul nostru calitativ, nu am ținut cont de faptul că dinamica expansiunii cosmologice arată foarte diferită din punctul de vedere al unui observator staționar și pentru observatorii însoțitori aflați în galaxiile în expansiune.
Matematica, care este mai inteligentă decât noi, conduce la următoarea imagine a evoluției Universului: datorită fuziunii găurilor negre și tranziției masei lor în unde gravitaționale, masa Universului care se prăbușește din ciclul anterior a scăzut brusc - și a apărut o puternică antigravitație, care a provocat Big Bang-ul, adică expansiunea modernă a Universului. Această antigravitație a scăzut apoi și a fost înlocuită de hipergravitație din cauza creșterii unei uriașe găuri negre care a apărut în centrul Universului. Ea crește datorită absorbției undelor gravitaționale de fundal, care joacă un rol important în dinamica spațiului. Această creștere a Marii Gauri Negre a fost cea care a cauzat întinderea părții observabile a Universului din jurul nostru. Acest efect a fost interpretat de observatori ca o accelerare a expansiunii, dar de fapt este o decelerare neuniformă a expansiunii. Până la urmă, dacă într-o coloană de mașini mașina din spate rămâne în urmă față de față, aceasta poate însemna atât accelerația primului automobil, cât și frânarea celui din spate. Din punct de vedere matematic, influența unei găuri negre mari în creștere face ca așa-numita „constantă cosmologică” să apară în ecuațiile lui Friedmann, care este responsabilă pentru accelerarea observată a recesiunii galaxiilor. Calculele teoreticienilor cuantiști s-au îndepărtat de observații cu 120 de ordine de mărime, dar le-am calculat în cadrul teoriei clasice a gravitației - și a coincis bine cu datele satelitului Planck. Iar concluzia că masa Universului crește acum oferă o oportunitate excelentă de a construi un model ciclic al Universului, la care au visat mai multe generații de cosmologi, dar nu s-a realizat niciodată. Universul este un pendul imens în care găurile negre se transformă în unde gravitaționale, iar apoi are loc procesul invers. Un rol cheie aici îl joacă concluzia lui Einstein că undele gravitaționale nu au masă gravitațională, ceea ce permite Universului să-și schimbe masa și să evite colapsul ireversibil.
2. Cum a apărut Marea Gaură Neagră în creștere, care este responsabilă pentru expansiunea relativ accelerată a Universului?
Natura materiei întunecate, care, de exemplu, a provocat rotația accelerată a galaxiilor, este un mister de aproape un secol. Cele mai recente rezultate de la observatorul LIGO, care a surprins mai multe unde gravitaționale de la fuziunea găurilor negre masive, au ridicat vălul secretului. O serie de cercetători au propus un model conform căruia materia întunecată este formată din găuri negre, în timp ce mulți cred că acestea au venit la noi din ultimul ciclu al Universului. Într-adevăr, o gaură neagră este singurul obiect macroscopic care nu poate fi distrus nici măcar prin comprimarea Universului. Dacă găurile negre alcătuiesc cea mai mare parte a masei barionice a spațiului, atunci când Universul se contractă la o dimensiune de câțiva ani lumină, aceste găuri negre se vor fuziona în mod activ între ele, aruncând o parte semnificativă din masa lor în unde gravitaționale. Ca urmare, masa totală a Universului va scădea brusc, iar la locul fuziunii norului de găuri mici va rămâne o gaură neagră uriașă, de dimensiunea de ordinul unui an lumină și cu o masă de trilioane. a maselor solare. Este un rezultat inevitabil al prăbușirii Universului și al fuziunii găurilor negre, iar după Big Bang începe să crească, absorbind radiația gravitațională și orice materie din jur. Mulți autori, printre care și Penrose, au înțeles că o astfel de supergăură va apărea în stadiul prăbușirii Universului, dar nimeni nu știa cât de important a jucat această Mare Gaură Neagră în dinamica expansiunii ulterioare a Universului.
3. Cât de departe este de noi și unde exact (în ce parte a cerului) se află? Care sunt parametrii ei?
Credem că se află la aproximativ cincizeci de miliarde de ani lumină distanță. O serie de studii independente indică anizotropia diferitelor fenomene cosmologice - și multe dintre ele indică o regiune a cerului în apropierea constelației slabe Sextant. Termenul „axă diavolească” a apărut chiar și în cosmologie. Pe baza ratei actuale de expansiune accelerată a Universului, se poate estima dimensiunea Marii Gauri Negre la un miliard de ani lumină, ceea ce dă masa sa de 6*10^54 grame sau miliarde de trilioane de mase solare - adică, a crescut de un miliard de ori de la origine! Dar am primit și aceste informații despre masa Marii Găuri Negre cu o întârziere de miliarde de ani. În realitate, Marea gaură neagră este deja mult mai mare, dar cât de greu este de spus este nevoie de cercetări suplimentare.
4. Este posibil, de la distanța la care se află această gaură neagră, folosind instrumentele existente pentru a vedea, dacă nu ea însăși, atunci măcar semne indirecte care indică prezența ei în această parte a Universului? În ce condiții va deveni disponibil pentru studiu direct?
Studiind accelerația expansiunii Universului și modul în care aceasta depinde de timp, vom determina evoluția parametrilor Marii Gauri Negre. Anizotropia efectelor cosmologice se manifestă în distribuția fluctuațiilor radiațiilor cosmice de fond cu microunde pe cer, în orientarea axelor galaxiilor și a unui număr de alte fenomene. Acestea sunt, de asemenea, modalități de a studia Marea Gaură Neagră de la distanță. O vom studia și direct, dar mai târziu.
5. Ce am vedea dacă am putea zbura către această gaură neagră? Este posibil să te scufunzi în ea fără a-ți risca viața? Ce vom găsi sub suprafața lui?
Chiar și manualele oferă o mulțime de informații contradictorii despre spațiul intern al găurilor negre. Mulți oameni cred că la granița găurilor negre vom fi cu siguranță sfâșiați de forțele mareelor în panglici mici - chiar și cuvântul „spaghetificare” a apărut. De fapt, forțele de maree la marginea unei găuri negre foarte mari sunt complet imperceptibile și, conform soluțiilor stricte ale ecuațiilor lui Einstein, pentru un observator în cădere, procesul de trecere a marginii unei găuri negre este neremarcabil. Cred că sub suprafața Marii Gauri Negre vom vedea aproape același Univers - acele galaxii care s-au scufundat în el mai devreme. Principala diferență va fi schimbarea de la retragerea galaxiilor la abordarea lor: toți cercetătorii sunt de acord că în interiorul unei găuri negre totul cade spre centru.
6. Dacă această gaură neagră crește, atunci într-o zi va absorbi toată cealaltă materie. Ce se va întâmpla atunci?
Granița Marii Gauri Negre va merge până la limita Universului observabil, iar soarta ei va înceta să ne îngrijoreze. Iar Universul din interiorul găurii va intra în a doua fază a ciclului său - când expansiunea lasă loc compresiei. Nu este nimic tragic în asta, deoarece compresia va dura aproximativ aceleași miliarde de ani pe care i-a luat pentru extindere. Ființele inteligente ale acestui ciclu al Universului vor simți probleme în zeci de miliarde de ani, când temperatura radiației cosmice de fond cu microunde crește atât de mult încât planetele se vor supraîncălzi din cauza cerului cald de noapte. Poate că pentru unii extratereștri al căror soare se stinge, aceasta va deveni, dimpotrivă, mântuire, deși temporară - pentru o sută de milioane de ani. Când Universul actual se micșorează la o dimensiune de câțiva ani lumină, își va pierde din nou masa, ceea ce va provoca Big Bang. Un nou ciclu de expansiune va începe și o nouă gaură neagră mare va apărea în centrul Universului.
7. Când credeți că ar trebui să aibă loc acest eveniment (prăbușirea Universului într-o gaură neagră)? Este acest interval de timp constant pentru toate ciclurile de expansiune/compresie sau poate varia?
Cred că ciclurile cosmologice urmează o anumită perioadă cu o bună acuratețe, raportată la masa și energia totală a Universului. Este dificil de spus în ce stadiu exact al ciclului nostru ne aflăm - pentru aceasta trebuie să construim modele cosmologice specifice cu un anumit număr de barioni, găuri negre, unde gravitaționale și alte tipuri de radiații. Când va ajunge la noi marginea unei găuri negre mari în creștere? Calculele arată că va ajunge cu siguranță la un mod de expansiune superluminală - acest lucru nu încalcă teoria relativității, deoarece limita unei găuri negre nu este un obiect material. Dar această viteză superluminală înseamnă că întâlnirea noastră cu această margine a Marii Gauri Negre se poate întâmpla în orice moment - nu vom putea detecta apropierea ei prin observații care sunt limitate de viteza luminii. Pentru a evita panica, repet: nu văd nimic tragic în asta, dar cosmologii vor începe să observe cum deplasarea roșie a galaxiilor îndepărtate se va schimba în albastru. Dar pentru aceasta, lumina de la ei trebuie să aibă timp să ajungă la noi.
8. Ce date observaționale și teoretice vorbesc în favoarea modelului cosmologic pe care îl propui, sau poate chiar îl fac obligatoriu?
Ecuațiile Friedmann clasice se bazează pe principiul izotropiei și al omogenității. Astfel, cosmologia convențională, în principiu, nu ar putea lua în considerare efectele de anizotropie despre care vorbesc mulți observatori. Ecuațiile Friedman modificate obținute în lucrarea noastră din 2018 cu Vasilkov includ efecte anizotrope - la urma urmei, Marea Gaură Neagră este situată într-o anumită direcție. Acest lucru deschide oportunități pentru studierea acestor efecte, ceea ce va confirma teoria în sine. Nu am construit o nouă cosmologie, pur și simplu inserăm izvoarele dinamice lipsă în cosmologia clasică bine dezvoltată care a apărut la mijlocul secolului al XX-lea, începând cu munca lui Gamow și a grupului său. Reînviam această cosmologie clasică, făcând-o parte din fizica obișnuită. Acum nu conține nicio presupunere despre gravitația cuantică, despre dimensiunile extraspațiale și despre entități întunecate precum „inflația”, „tranzițiile de fază în vid”, „energia întunecată” și „materia întunecată”. Funcționează numai în cadrul teoriei clasice și bine testate a gravitației a lui Einstein, folosind doar componente cunoscute ale cosmosului, cum ar fi găurile negre și undele gravitaționale. Deoarece explică bine fenomenele observabile, acest lucru îl face absolut obligatoriu - conform principiilor științei. Există multe modele cosmologice, dar există o singură realitate. Cosmologia clasică reînviată este uimitor de elegantă și simplă, așa că cred că am învățat adevăratul mod în care există universul.
Conceptul de gaură neagră este cunoscut de toată lumea - de la școlari până la vârstnici, este folosit în literatura de știință și ficțiune, în media galbenă și la conferințe științifice; Dar care sunt exact astfel de găuri nu este cunoscut de toată lumea.
Din istoria găurilor negre
1783 Prima ipoteză a existenței unui astfel de fenomen precum o gaură neagră a fost înaintată în 1783 de omul de știință englez John Michell. În teoria sa, el a combinat două dintre creațiile lui Newton - optica și mecanica. Ideea lui Michell a fost următoarea: dacă lumina este un flux de particule minuscule, atunci, ca toate celelalte corpuri, particulele ar trebui să experimenteze atracția unui câmp gravitațional. Se pare că, cu cât steaua este mai masivă, cu atât este mai dificil pentru lumina să reziste atracției sale. La 13 ani după Michell, astronomul și matematicianul francez Laplace a prezentat (cel mai probabil independent de colegul său britanic) o teorie similară.
1915 Cu toate acestea, toate lucrările lor au rămas nerevendicate până la începutul secolului al XX-lea. În 1915, Albert Einstein a publicat Teoria Generală a Relativității și a arătat că gravitația este curbura spațiu-timpului cauzată de materie, iar câteva luni mai târziu, astronomul și fizicianul teoretician german Karl Schwarzschild a folosit-o pentru a rezolva o problemă astronomică specifică. El a explorat structura spațiu-timp curbat în jurul Soarelui și a redescoperit fenomenul găurilor negre.
(John Wheeler a inventat termenul „Găuri negre”)
1967 Fizicianul american John Wheeler a conturat un spațiu care poate fi mototolit, ca o bucată de hârtie, într-un punct infinitezimal și l-a desemnat cu termenul „Gaura Neagră”.
1974 Fizicianul britanic Stephen Hawking a demonstrat că găurile negre, deși absorb materie fără întoarcere, pot emite radiații și în cele din urmă se evaporă. Acest fenomen se numește „radiație Hawking”.
2013 Cele mai recente cercetări asupra pulsarilor și quasarelor, precum și descoperirea radiației cosmice de fond cu microunde, au făcut în sfârșit posibilă descrierea conceptului de găuri negre. În 2013, norul de gaz G2 s-a apropiat foarte mult de gaura neagră și cel mai probabil va fi absorbit de aceasta, observarea unui proces unic oferă oportunități enorme pentru noi descoperiri ale caracteristicilor găurilor negre.
(Obiectul masiv Săgetător A*, masa sa este de 4 milioane de ori mai mare decât Soarele, ceea ce implică un grup de stele și formarea unei găuri negre)
2017. Un grup de oameni de știință de la Telescopul Event Horizon, colaborare cu mai multe țări, care conectează opt telescoape din diferite puncte de pe continentele Pământului, a observat o gaură neagră, care este un obiect supermasiv situat în galaxia M87, constelația Fecioarei. Masa obiectului este de 6,5 miliarde (!) mase solare, de ori gigantice mai mare decât obiectul masiv Săgetător A*, spre comparație, cu un diametru puțin mai mic decât distanța de la Soare la Pluto.
Observațiile au fost efectuate în mai multe etape, începând din primăvara anului 2017 și pe tot parcursul perioadelor din 2018. Volumul de informații se ridica la petabytes, care apoi trebuiau decriptați și obținerea unei imagini autentice a unui obiect ultra-depărtat. Prin urmare, a fost nevoie de încă doi ani întregi pentru a procesa temeinic toate datele și a le combina într-un singur întreg.
2019 Datele au fost decriptate și afișate cu succes, producând prima imagine a unei găuri negre.
(Prima imagine a unei găuri negre din galaxia M87 din constelația Fecioarei)
Rezoluția imaginii vă permite să vedeți umbra punctului fără întoarcere în centrul obiectului. Imaginea a fost obținută ca urmare a observațiilor interferometrice de bază ultra-lungă. Acestea sunt așa-numitele observații sincrone ale unui obiect de la mai multe radiotelescoape interconectate printr-o rețea și situate în diferite părți ale globului, îndreptate în aceeași direcție.
Ce sunt de fapt găurile negre
O explicație laconică a fenomenului merge așa.
O gaură neagră este o regiune spațiu-timp a cărei atracție gravitațională este atât de puternică încât niciun obiect, inclusiv cuante de lumină, nu o poate părăsi.
Gaura neagră a fost cândva o stea masivă. Atâta timp cât reacțiile termonucleare mențin o presiune ridicată în adâncurile sale, totul rămâne normal. Dar în timp, aprovizionarea cu energie se epuizează și corpul ceresc, sub influența propriei gravitații, începe să se micșoreze. Etapa finală a acestui proces este prăbușirea nucleului stelar și formarea unei găuri negre.
- 1. O gaură neagră ejectează un jet cu viteză mare
- 2. Un disc de materie crește într-o gaură neagră
- 3. Gaură neagră
- 4. Diagrama detaliată a regiunii găurii negre
- 5. Dimensiunea noilor observații găsite
Cea mai comună teorie este că fenomene similare există în fiecare galaxie, inclusiv în centrul Căii Lactee. Forța gravitațională enormă a găurii este capabilă să țină mai multe galaxii în jurul ei, împiedicându-le să se îndepărteze una de cealaltă. „Zona de acoperire” poate fi diferită, totul depinde de masa stelei care s-a transformat într-o gaură neagră și poate fi de mii de ani lumină.
raza Schwarzschild
Principala proprietate a unei găuri negre este că orice substanță care cade în ea nu se poate întoarce niciodată. Același lucru este valabil și pentru lumină. În miezul lor, găurile sunt corpuri care absorb complet toată lumina care cade asupra lor și nu emit nimic proprie. Astfel de obiecte pot apărea vizual ca cheaguri de întuneric absolut.
- 1. Mișcarea materiei la jumătate din viteza luminii
- 2. Inel fotonic
- 3. Inel fotonic interior
- 4. Orizontul evenimentelor într-o gaură neagră
Pe baza Teoriei Generale a Relativității a lui Einstein, dacă un corp se apropie de o distanță critică de centrul găurii, nu se va mai putea întoarce. Această distanță se numește raza Schwarzschild. Ce se întâmplă exact în această rază nu este cunoscut cu certitudine, dar există cea mai comună teorie. Se crede că toată materia unei găuri negre este concentrată într-un punct infinitezimal, iar în centrul său se află un obiect cu densitate infinită, pe care oamenii de știință îl numesc o perturbare singulară.
Cum se întâmplă căderea într-o gaură neagră?
(În imagine, gaura neagră Săgetător A* arată ca un grup de lumină extrem de strălucitor)
Nu cu mult timp în urmă, în 2011, oamenii de știință au descoperit un nor de gaz, dându-i numele simplu G2, care emite lumină neobișnuită. Această strălucire se poate datora frecării gazului și prafului cauzate de gaura neagră Sagetator A*, care o orbitează ca un disc de acreție. Astfel, devenim observatori ai fenomenului uimitor de absorbție a unui nor de gaz de către o gaură neagră supermasivă.
Potrivit unor studii recente, cea mai apropiată abordare a găurii negre va avea loc în martie 2014. Putem recrea o imagine a modului în care va avea loc acest spectacol incitant.
- 1. Când apare prima dată în date, un nor de gaz seamănă cu o minge uriașă de gaz și praf.
- 2. Acum, din iunie 2013, norul se află la zeci de miliarde de kilometri de gaura neagră. Cade în el cu o viteză de 2500 km/s.
- 3. Se așteaptă ca norul să treacă pe lângă gaura neagră, dar forțele de maree cauzate de diferența de gravitație care acționează asupra marginilor de față și de mers ale norului vor face ca acesta să capete o formă din ce în ce mai alungită.
- 4. După ce norul este rupt, cel mai probabil se va curge în discul de acreție din jurul Săgetătorului A*, generând unde de șoc în el. Temperatura va crește la câteva milioane de grade.
- 5. O parte din nor va cădea direct în gaura neagră. Nimeni nu știe exact ce se va întâmpla cu această substanță în continuare, dar este de așteptat ca pe măsură ce va cădea ea să emită fluxuri puternice de raze X și să nu mai fie văzută niciodată.
Video: gaura neagră înghite un nor de gaz
(Simularea pe computer a cât de mult din norul de gaz G2 ar fi distrus și consumat de gaura neagră Săgetător A*)
Ce se află în interiorul unei găuri negre
Există o teorie care afirmă că o gaură neagră este practic goală în interior, iar toată masa ei este concentrată într-un punct incredibil de mic situat chiar în centrul ei - singularitatea.
Potrivit unei alte teorii, care există de o jumătate de secol, tot ceea ce cade într-o gaură neagră trece într-un alt univers situat chiar în gaura neagră. Acum această teorie nu este cea principală.
Și există o a treia teorie, cea mai modernă și tenace, conform căreia tot ceea ce cade într-o gaură neagră se dizolvă în vibrațiile corzilor de pe suprafața ei, care este desemnată ca orizontul evenimentelor.
Deci, ce este un orizont de evenimente? Este imposibil să privești în interiorul unei găuri negre chiar și cu un telescop super-puternic, deoarece chiar și lumina, care intră în pâlnia cosmică gigantică, nu are nicio șansă să iasă înapoi. Tot ceea ce poate fi cel puțin luat în considerare se află în imediata sa vecinătate.
Orizontul evenimentelor este o linie convențională de suprafață de sub care nimic (nici gaz, nici praf, nici stele, nici lumină) nu poate scăpa. Și acesta este punctul foarte misterios de neîntoarcere în găurile negre ale Universului.
Oamenii de știință americani au propus o ipoteză absolut incredibilă că întregul nostru Univers vast este situat în interiorul unei Găuri Negre uriașe. În mod surprinzător, un astfel de model poate explica multe dintre misterele Universului.
Fizicianul american de la Universitatea Indiana Nikodem Poplavsky este fondatorul unei teorii destul de neobișnuite a structurii Universului nostru. Conform acestei teorii, întregul nostru Univers este situat în interiorul unei găuri negre uriașe, care, la rândul ei, este situată în super-marele Univers.
Această ipoteză aparent neobișnuită poate explica multe dintre inconsecvențele care există în teoria modernă a Universului. Poplavsky și-a prezentat teoria în urmă cu un an, iar acum a clarificat-o și a extins-o semnificativ.
Gaura neagră - intrarea în tunelul spațiu-timp
În modelul de construcție a Universului dezvoltat de fizicianul american, presupunerea că găurile negre
sunt intrări în găurile de vierme Einstein-Rosen, adică tuneluri spațiale care conectează diferite părți ale spațiu-timp cu patru dimensiuni.
În acest model, gaura neagră este conectată printr-un tunel la propriul său antipod - gaura albă, care se află la celălalt capăt al tunelului temporal. În interiorul găurii de vierme cu această structură a Universului se observă o expansiune constantă a spațiului.
Acum Poplavsky a concluzionat că Universul nostru este interiorul acestui tunel care leagă găurile Albe și Negre. Acest model al universului explică majoritatea problemelor insolubile ale cosmologiei moderne: materia întunecată, energia întunecată, efectele cuantice atunci când se analizează gravitația la scară cosmică.
Pentru a-și construi modelul, autorul teoriei a folosit un aparat matematic special - teoria torsiunii. În el, spațiu-timp apare ca un singur fascicul, care se răsucește sub influența curburii gravitaționale a spațiului-timp. Aceste curburi pot fi detectate chiar și prin mijloacele noastre de observare foarte imperfecte la scară globală.
Cum este lumea cu adevărat?
Prin urmare, în lumea noastră înconjurătoare, toată lumea vede doar ceea ce este accesibil simțurilor lor, de exemplu, un bug care se târăște pe un balon îl simte plat și infinit. Prin urmare, este foarte dificil să detectezi răsucirea spațiu-timpului flexibil, mai ales dacă te afli în această dimensiune.
Desigur, un astfel de model al structurii Universului presupune că fiecare gaură neagră din Universul nostru este o poartă către alt Univers. Dar nu este deloc clar câte „straturi”, așa cum le numește Poplavsky, există în marele-mare-n-ori-marele-Univers, în care se află gaura noastră neagră cu Universul nostru.
Se confirmă o ipoteză incredibilă
Este cu adevărat posibil să confirmăm o ipoteză atât de incredibilă? Nikodem Poplavsky crede că acest lucru este posibil. La urma urmei, în Universul nostru, toate găurile negre și stelele se rotesc. Conform raționamentului logic, ar trebui să fie exact același în Universul super-prim. Aceasta înseamnă că parametrii de rotație ai Universului nostru ar trebui să fie aceiași cu cei ai găurii negre în care se află.
În acest caz, o parte a galaxiilor spiralate ar trebui să se răsucească spre stânga, iar cealaltă parte spațial opusă ar trebui să se răsucească spre dreapta. Și într-adevăr, conform datelor observaționale moderne, majoritatea galaxiilor spirale sunt răsucite spre stânga - „stângaci”, iar în cealaltă parte, opusă a Universului observabil, opusul este adevărat - majoritatea galaxiilor spirale sunt răsucite. La dreapta.
Fizicienii sugerează că Universul nostru există în interiorul unei găuri negre 21 noiembrie 2014
Am discutat despre așa ceva. Și acum se dovedește că a apărut o teorie, conform căreia se afirmă că Universul nostru există în interiorul unei găuri negre.
Această teorie ciudată, la care fizicienii lucrează de zeci de ani, poate arunca lumină asupra multor întrebări la care celebra teorie Big Bang nu poate răspunde.
Conform teoriei Big Bang, înainte ca Universul să înceapă să se extindă, acesta era într-o stare singulară - adică o concentrație infinitezimală de materie era conținută într-un punct infinitezimal din spațiu. Această teorie ajută la explicarea, de exemplu, de ce materia incredibil de densă a Universului timpuriu a început să se extindă prin spațiu cu o viteză enormă și a format corpuri cerești, galaxii și grupuri de galaxii.
Dar, în același timp, lasă un număr mare de întrebări importante fără răspuns. Ce a declanșat Big Bang-ul în sine?
Care este sursa misterioasei materie întunecată?
Teoria conform căreia Universul nostru se află într-o gaură neagră poate oferi răspunsuri la aceste întrebări și la multe alte întrebări. Și, în plus, combină principiile a două teorii centrale ale fizicii moderne: relativitatea generală și mecanica cuantică.
Relativitatea generală descrie universul la cele mai mari scale și explică modul în care câmpurile gravitaționale ale obiectelor masive precum Soarele îndoaie spațiul-timp. Iar mecanica cuantică descrie Universul la cele mai mici scări - la nivel atomic. De exemplu, ia în considerare o caracteristică atât de importantă a particulelor precum spinul (rotația).
Ideea este că rotația unei particule interacționează cu timpul cosmic și îi conferă o proprietate numită „torsiune”. Pentru a înțelege ce este o bară de torsiune, imaginați-vă timpul cosmic sub forma unei tije flexibile. Îndoirea tijei va simboliza curbura timpului cosmic, iar răsucirea va simboliza torsiunea spațiu-timp.
Dacă tija este foarte subțire, o poți îndoi, dar va fi foarte greu să vezi dacă este răsucită sau nu. Torsiunea spațiu-timp poate fi observabilă doar în condiții extreme - în primele etape ale existenței Universului, sau în găurile negre, unde se va manifesta ca o forță respingătoare opusă forței gravitaționale de atracție care emană din curbură. de spaţiu-timp.
După cum reiese din teoria generală a relativității, obiectele foarte masive își încheie existența prin căderea în găuri negre - regiuni ale spațiului din care nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa.
Chiar la începutul existenței Universului, atracția gravitațională cauzată de curbura spațiului va depăși forța de respingere a barei de torsiune, din cauza căreia materia va fi comprimată. Dar apoi bara de torsiune va deveni mai puternică și va începe să prevină comprimarea materiei la o densitate infinită. Și din moment ce energia are capacitatea de a se transforma în masă, nivelul extrem de ridicat de energie gravitațională în această stare va duce la formarea intensă de particule, determinând creșterea masei din interiorul găurii negre.
Astfel, mecanismul de răsucire sugerează dezvoltarea unui scenariu izbitor: fiecare gaură neagră ar trebui să genereze un nou Univers în sine.
Dacă această teorie este corectă, atunci materia care alcătuiește Universul nostru este adusă și de undeva din afară. Apoi al nostru
Universul trebuie să se formeze și în interiorul unei găuri negre care există într-un alt Univers, care este „părintele nostru”.
Mișcarea materiei are loc întotdeauna într-o singură direcție, ceea ce asigură direcția timpului, pe care o percepem ca mișcare înainte. Săgeata timpului din Universul nostru este astfel moștenită și de la Universul „părinte”.
Aici am vorbit despre tine și cu mine și aici ne-am uitat și am aflat despre Articolul original este pe site InfoGlaz.rf Link către articolul din care a fost făcută această copie -
