Tumšās vielas sadalījums galaktiku klasterī Abell 3827 Habla kosmiskā teleskopa fotoattēlā parādās kā zilas kontūras līnijas.
(Attēls: © ESO / R. Massey)
Jaunie pētījumi atklāj, ka baltie caurumi, kas teorētiski ir precīzi melno caurumu pretstati, varētu būt liela daļa noslēpumainas tumšās matērijas, kas, domājams, veido lielāko daļu Visuma matērijas. Un daži no šiem dīvainajiem baltajiem caurumiem var pat pirms Lielā sprādziena, sacīja pētnieki.
Melnajiem caurumiem ir tik spēcīga gravitācijas vilkme, ka no tiem nevar aizbēgt pat gaisma, visātrākā lieta Visumā. Neredzamā sfēriskā robeža, kas apņem melnā cauruma kodolu, kas apzīmē tā neatgriešanās punktu, ir pazīstama kā tā notikumu horizonts. [Attēli: Visuma melnie caurumi]
Melnais caurums ir viens no Einšteina vispārējās relativitātes teorijas pareģojumiem. Vēl viens ir pazīstams kā baltais caurums, kas ir kā melnais caurums reversā: tā kā nekas nevar izkļūt no melnā cauruma notikumu horizonta, nekas nevar iekļūt baltā cauruma notikumu horizontā.
Iepriekšējie pētījumi ir ierosinājuši, ka melnie caurumi un baltie caurumi ir saistīti, matērija un enerģija iekrītot melnajā caurumā, kas potenciāli varētu rasties no baltā cauruma kaut kur citur kosmosā vai pavisam citā Visumā. 2014. gadā Francijas Aiksmarseļas universitātes teorētiskais fiziķis Carlo Rovelli un viņa kolēģi ierosināja, ka melnie un baltie caurumi varētu būt savienoti citā veidā: Kad melnie caurumi mirst, tie var kļūt par baltajiem caurumiem.
1970. gados teorētiskais fiziķis Stīvens Hokings aprēķināja, ka visiem melnajiem caurumiem vajadzētu iztvaikot masu, izstarojot starojumu. Paredzams, ka melnie caurumi, kas zaudē vairāk svara nekā iegūst, samazināsies un galu galā izzudīs.
Tomēr Rovelli un viņa kolēģi ierosināja, ka sarūkošie melnie caurumi nevar pazust, ja telpas un laika audums ir kvants - tas ir, izgatavots no nedalāmiem daudzumiem, kas pazīstami kā kvanti. Kosmosa laiks ir kvants pētījumos, kuru mērķis ir apvienot vispārējo relativitāti, kas izskaidro gravitācijas raksturu, ar kvantu mehāniku, kas var aprakstīt visu zināmo daļiņu izturēšanos, vienā teorijā, kas izskaidro visus Visuma spēkus .
2014. gada pētījumā Rovelli un viņa komanda ieteica, tiklīdz melnais caurums ir iztvaikojis līdz tādai pakāpei, lai tas vairs nevarētu sarukt, jo telpas laiku nevarētu iespiest kaut kas mazāks, mirstošais melnais caurums pēc tam atsāktu, veidojot baltu caurums.
"Mēs esam pakluvuši tam, ka melnais caurums iztvaikošanas beigās kļūst par baltu caurumu," Space.com pastāstīja Rovelli.
Mūsdienās tiek uzskatīts, ka melnie caurumi veidojas, kad masīvas zvaigznes mirst milzu sprādzienos, kas pazīstami kā supernovas, un kas saspiež viņu līķus bezgalīgi blīvajos punktos, kas pazīstami kā īpatnības melno caurumu sirdīs. Rovelli un viņa kolēģi iepriekš lēsa, ka melnajam caurumam ar masu, kas vienāda ar saules masu, vajadzēs apmēram kvadriljonus reizes lielāku pašreizējo Visuma vecumu, lai pārvērstos baltajā caurumā. [Supernovas fotoattēli: lieliski zvaigžņu eksplozijas attēli]
Tomēr iepriekšējais darbs 1960. un 70. gados ļāva domāt, ka melnie caurumi varētu būt radušies arī sekundes laikā pēc Lielā sprādziena, kas saistīts ar nejaušām blīvuma svārstībām karstajā, strauji augošajā jaundzimušajā Visumā. Teritorijas, kurās šīs svārstības koncentrēja vielas kopā, varēja sabrukt, veidojot melnos caurumus. Šie tā dēvētie pirmatnējie melnie caurumi būtu daudz mazāki nekā zvaigžņu masas melnie caurumi, un tie varēja būt miruši, lai Visuma dzīves laikā veidotos balti caurumi, atzīmēja Rovelli un viņa kolēģi.
Pat balti caurumi ar mikroskopisku diametru joprojām varētu būt diezgan masīvi, tāpat kā melnie caurumi, kas ir mazāki par smilšu graudu, var svērt vairāk nekā mēnesis. Tagad Rovelli un pētījuma līdzautore Frančeska Vidotto no Basku zemes universitātes Spānijā norāda, ka šie mikroskopiskie baltie caurumi varētu veidot tumšo vielu.
Lai arī domājams, ka tumšā matērija veido piecas sestās daļas no visām Visuma matērijām, zinātnieki nezina, no kā tā veidota. Kā norāda nosaukums, tumšā matērija nav redzama; tas neizstaro, neatstaro un pat neaizslēdz gaismu. Tā rezultātā tumšo matēriju šobrīd var izsekot tikai ar tās gravitācijas efektu starp normālo vielu, piemēram, tā, kas veido zvaigznes un galaktikas. Tumšās vielas būtība pašlaik ir viena no lielākajām zinātnes noslēpumiem.
Vietējais tumšās vielas blīvums, kā liecina zvaigžņu kustība netālu no saules, ir aptuveni 1 procents saules masas uz kubisko parseli, kas ir aptuveni 34,7 kubikmetri gaismas gadu. Lai ņemtu vērā šo blīvumu ar baltajiem caurumiem, zinātnieki aprēķināja, ka viens niecīgs baltais caurums - daudz mazāks par protonu un apmēram miljona grama, kas ir vienāds ar masu, kas ir “puse collas cilvēka matu”, Rovelli teica - ir nepieciešams uz 2400 kubikjūdzēm (10 000 kubikkilometriem).
Šie baltie caurumi neizstaros nekādu starojumu, un, tā kā tie ir daudz mazāki par gaismas viļņa garumu, tie būtu neredzami. Ja protons notiktu, triecot kādu no šiem baltajiem caurumiem, baltais caurums "vienkārši atlektu", sacīja Rovelli. "Viņi neko nevar norīt." Viņš piebilda, ka, ja melnais caurums sastopas ar vienu no šiem baltajiem caurumiem, rezultāts būs viens lielāks melnais caurums. It kā ideja par neredzamiem, mikroskopiskiem baltiem caurumiem no laikmeta rītausmas nebūtu pietiekami mežonīga, Rovelli un Vidotto turklāt ierosināja, ka daži balti caurumi šajā Visumā faktiski varētu būt pirms Lielā sprādziena. Turpmākajos pētījumos tiks izpētīts, kā šādi balti caurumi no iepriekšējā Visuma varētu palīdzēt izskaidrot, kāpēc laiks plūst tikai uz priekšu šajā pašreizējā Visumā, nevis arī pretēji, viņš teica.
Rovelli un Vidotto sīki izklāstīja savus atradumus tiešsaistē 11. aprīlī rakstā, kas tika iesniegts Gravity Research Foundation ikgadējam konkursam esejām par gravitāciju.
