Теория родом из СССР: предложена разгадка главной тайны мироздания
- Отрицательная гравитация из Ленинграда
- Бесконечная плотность
- Избавиться от сингулярности
- Чем моложе, тем массивнее
- «Надо разбираться»
Вселенная расширяется с ускорением. Причина — в так называемой темной энергии. Никто не знает, что это и откуда берется. Новая теория, основанная на разработках советского физика, предлагает ответ.
Отрицательная гравитация из Ленинграда
Долгое время ученые считали, что расширение Вселенной замедляется под действием гравитации. Однако в конце 1990-х установили: наоборот, ускоряется.
Чтобы это объяснить, ввели понятие темной энергии. Именно она заставляет галактики разлетаться прочь друг от друга.
Схематическое изображение расширения Вселенной на протяжении ее истории
По подсчетам ученых, темная энергия составляет порядка 68 процентов Вселенной. Однако происхождение этой гипотетической величины неизвестно.
Еще в 60-х ленинградский ученый Эраст Глинер предположил, что при взрыве сверхновых образуются объекты настолько плотные, что давление в них становится отрицательным. Таким образом, они якобы производят отрицательную гравитацию — силу, которая не притягивает, а отталкивает. По сути, это аналог темной энергии.
Состав Вселенной
Взгляд Глинера не нашел поддержки в научном сообществе. Однако вдохновил современного ученого — Кевина Крокера из Гавайского университета в Маноа — на то, чтобы усовершенствовать теорию с использованием современных знаний о космологии и астрономических инструментов.
Бесконечная плотность
Крокер вместе с математиком Джоэлом Вайнером в статье 2019 года предположили, что часть объектов, которые принимают за черные дыры, на самом деле — так называемые GEODes (Generic Objects of Dark Energy — «типичные объекты темной энергии»).
Согласно Общей теории относительности, за горизонтом событий в черной дыре скрывается так называемая сингулярность — точка, в которой материя сжалась до состояния бесконечной плотности.
Сингулярность внутри черной дыры
Вопрос о существовании такого явления в реальности — весьма спорный. А проверить его наличие эмпирически невозможно. Поэтому некоторые ученые пытаются переосмыслить природу черных дыр.
GEODes — одна из таких альтернатив. По Крокеру, эти объекты не имеют сингулярности. Вместо этого они наполнены энергией вакуума — гипотетического типа темной энергии, которая, возможно, заключена в оболочку из некоего экзотического вещества — предполагаемой материи, обладающей особыми свойствами.
Структура GEODes на примере черной дыры Powehi
Избавиться от сингулярности
В 2015-м детекторы LIGO и Virgo впервые зарегистрировали гравитационные волны — «рябь», проходящую по пространству-времени в результате столкновения двух черных дыр.
Как отмечает Крокер, тогда специалистов удивила масса этих объектов — впятеро выше той, что была предсказана компьютерным моделированием. По мнению гавайского ученого, модель не учла, что черные дыры со временем «подросли» — за счет темной энергии. Он предложил считать столкнувшиеся объекты GEODes.
Крокер выдвинул теорию «космологической связи», согласно которой черные дыры или то, что за них принимают, растут с тем же ускорением, с которым расширяется Вселенная. А энергия для этого производится в самих GEODes в результате максимально возможного сжатия материи, допустимого уравнениями Эйнштейна.
Чем моложе, тем массивнее
В новой работе ученые из девяти стран под руководством Крокера нашли способ отследить, как сверхмассивные черные дыры увеличивались в размерах на протяжении миллиарда лет.
Известно два способа роста черных дыр — слияние друг с другом или «поедание» звезд. Однако существуют древние эллиптические галактики — своего рода космические «окаменелости» — в которых ни тот ни другой процессы уже не идут. А значит, увеличение массы их черных дыр, если оно происходит, обусловлено какими-то иными причинами.
Команда ученых сравнила черные дыры в таких галактиках, возраст которых начинался от девяти миллиардов лет. Как выяснилось, чем дальше в прошлое, тем меньше масса объектов. У самых молодых черных дыр она в семь-двадцать раз больше, чем у самых древних. По мнению специалистов, это говорит в пользу существования космологической связи.
Эллиптическая галактика Messier 59. Равномерное распределение света — это миллиарды звезд
Для обозначения силы такой связи ученые ввели переменную k, а затем исследовали пять различных популяций черных дыр в трех разных группах эллиптических галактик, относящихся ко времени, когда Вселенная была вдвое или втрое меньше, чем сейчас. Для каждой из популяций было получено значение k, равное трем.
По подсчетам Крокера и его коллег, совокупная энергия вакуума черных дыр, образовавшаяся в результате гибели первых звезд, согласуется с измеренным количеством темной энергии в нашей Вселенной.
«Надо разбираться»
В случае подтверждения новая теория «не только объяснила бы происхождение темной энергии во Вселенной, но и заставила бы нас пересмотреть понимание черных дыр и их роли в космосе», говорит один из соавторов работы, британский астроном Крис Пирсон.
Однако российские специалисты пока осторожно относятся к результатам исследования.
«Сразу выбрасывать эти идеи я бы не стала, — говорит член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук Ирина Арефьева. — Стоит разобраться. Мы в нашей группе пока не проверяли все формулы из новой работы. Это требует определенного времени. Не исключено, что какие-то положения могут противоречить общим вещам, поскольку существует теоремы, согласно которым не должно быть черных дыр без сингулярности».
По ее словам, попытки объяснить природу черных дыр с помощью некоей специальной материи ученые предпринимают регулярно.
Как бы то ни было, до сих пор убедительно рассказать о том, что происходит за горизонтом событий, не удавалось никому.
