Naše vesolje je znotraj črne luknje. Ali živimo v črni luknji? Kako nastanejo

Fiziki domnevajo, da naše vesolje obstaja znotraj črne luknje 21. november 2014

Kot smo se pogovarjali. In zdaj se je izkazalo, da se je pojavila teorija, po kateri naj bi naše vesolje obstajalo znotraj črne luknje

Ta nenavadna teorija, s katero se fiziki ukvarjajo že desetletja, bo morda osvetlila številna vprašanja, na katera znana teorija velikega poka ne more odgovoriti.

Po teoriji velikega poka je bilo vesolje, preden se je začelo širiti, v singularnem stanju – to pomeni, da je bila v neskončno majhni točki v vesolju vsebovana neskončno visoka koncentracija snovi. Ta teorija nam omogoča, da na primer razložimo, zakaj se je neverjetno gosta snov zgodnjega vesolja začela širiti v vesolju z ogromno hitrostjo in oblikovala nebesna telesa, galaksije in jate galaksij.
Toda hkrati pušča veliko pomembnih vprašanj neodgovorjenih. Kaj je sprožilo sam Veliki pok?

Kaj je izvor skrivnostne temne snovi?

Teorija, da je naše vesolje znotraj črne luknje, lahko ponudi odgovore na ta in številna druga vprašanja. Poleg tega združuje načela dveh osrednjih teorij sodobne fizike: splošne teorije relativnosti in kvantne mehanike.

Splošna teorija relativnosti opisuje vesolje v največjem merilu in pojasnjuje, kako gravitacijska polja masivnih objektov, kot je sonce, ukrivljajo čas-prostor. In kvantna mehanika opisuje vesolje v najmanjšem merilu – na ravni atoma. Na primer, upošteva tako pomembno lastnost delcev, kot je vrtenje (rotacija).

Ideja je, da je vrtenje delca v interakciji s kozmičnim časom in mu daje lastnost, imenovano "torzija". Da bi razumeli, kaj je torzija, si predstavljajte kozmični čas kot prožno palico. Upogibanje palice bo simboliziralo ukrivljenost kozmičnega časa in zvijanje - torzijo prostora-časa.
Če je palica zelo tanka, jo lahko upognete, vendar bo zelo težko videti, ali je zvita ali ne. Torzijo prostora-časa lahko vidimo le v ekstremnih razmerah – na zgodnje faze obstoju vesolja ali v črnih luknjah, kjer se bo manifestirala kot odbojna sila, nasprotna gravitacijski sili privlačnosti, ki izhaja iz ukrivljenosti prostora-časa.

Kot izhaja iz splošne teorije relativnosti, zelo masivni objekti končajo svoj obstoj tako, da padejo v črne luknje – področja vesolja, iz katerih ne more uiti nič, niti svetloba.

Na samem začetku obstoja vesolja bo gravitacijska privlačnost, ki jo povzroča ukrivljenost prostora, presegla odbojno silo torzije, zaradi česar bo snov stisnjena. Toda takrat bo torzija postala močnejša in začela preprečevati stiskanje snovi do neskončne gostote. In ker ima energija sposobnost, da se spremeni v maso, je izjemno visoka stopnja gravitacijska energija v tem stanju bo povzročila intenzivno proizvodnjo delcev, kar bo povzročilo povečanje mase znotraj črne luknje.

Tako mehanizem zvijanja nakazuje razvoj osupljivega scenarija: vsaka črna luknja bi morala v sebi ustvariti novo vesolje.

Če je ta teorija pravilna, potem je tudi snov, ki sestavlja naše vesolje, prinesena od nekje zunaj. Potem naš
Vesolje mora nastati tudi znotraj črne luknje, ki obstaja v drugem vesolju, ki je naš "starš".

V tem primeru se gibanje snovi vedno dogaja le v eno smer, kar zagotavlja smer časa, ki jo zaznavamo kot gibanje naprej. Tudi puščica časa v našem Vesolju je tako podedovana od »starševskega« Vesolja.

Tukaj smo se pogovarjali, tukaj pa smo preučevali in se učili Izvirni članek je na spletni strani InfoGlaz.rf Povezava do članka, iz katerega je narejena ta kopija -

Vem, da to tukaj domnevno ni dobrodošlo, vendar od tukaj delam navzkrižno objavo na neposredno prošnjo avtorja Nikolaja Nikolajeviča Gorkavyja. Nekaj ​​možnosti je, da se bo njihova ideja spremenila moderna znanost. In bolje je brati o tem v izvirniku kot v pripovedovanju ren-tv ali tape.ru.

Za tiste, ki niste spremljali teme. Razmislite o dveh črnih luknjah, ki se vrtita ena okoli druge, recimo z maso 15 in 20 enot (mase Sonca). Prej ali slej se bodo združili v eno črno luknjo, vendar njena masa ne bo 35 enot, ampak recimo le 30. Preostalih 5 bo odletelo v obliki gravitacijskih valov. Prav to energijo zajema gravitacijski teleskop LIGO.

Bistvo ideje Gorkavyja in Vasilkova je naslednje. Recimo, da ste opazovalec, sedite na svojem stolu in čutite privlačnost 35 enot mase, deljene s kvadratom razdalje. In potem bam - dobesedno v sekundi se njihova masa zmanjša na 30 enot. Za vas bo zaradi načela relativnosti nerazločljivo od situacije, ko vas je vrglo v nasprotno smer s silo 5 enot, deljeno s kvadratom razdalje. To pomeni, da se ne razlikuje od antigravitacije.

UPD: Ker niso vsi razumeli prejšnjega odstavka, razmislite o miselnem eksperimentu po analogiji, predlaganem v. Torej ste opazovalec, ki sedi v rezervoarju, ki se vrti v zelo visoki krožni orbiti okoli središča mase tega para črnih lukenj. Kot je rekel dedek Einstein, ne da bi pogledali iz rezervoarja, ne morete ugotoviti razlike med orbito in samo visenjem na mestu nekje v medgalaktičnem prostoru. Recimo, da se je črna luknja združila in je del njihove mase odletel. V zvezi s tem se boste morali premakniti v višjo orbito okoli istega središča mase, vendar že združene črne luknje. In ta prehod v drugo orbito v rezervoarju boste občutili (zahvaljujoč kovini), zunanji opazovalci v neskončnosti pa bodo to razumeli kot udarec, ki vas je potisnil stran od središča mase. /UPD

Nadalje je kup izračunov s strašnimi tenzorji relativnosti. Ti izračuni so po skrbnem preverjanju objavljeni v dveh člankih v MNRAS, eni najbolj cenjenih revij o astrofiziki na svetu. Povezave do člankov:, (prednatis z uvodom avtorja).

In tamkajšnji zaključki so naslednji: Velikega poka ni bilo, je pa bila (in je) Velika črna luknja. Kar nas vse preganja.

Po izidu dveh osrednjih člankov z matematičnimi rešitvami je bila na dnevnem redu naloga pisanje bolj poljudnega in širšega članka ter promocija oživljene vesoljske kozmologije. In potem se je izkazalo, da so na drugi članek presenetljivo uspeli reagirati Evropejci, ki so me že junija povabili k 25-minutnemu plenarnemu referatu o pospeševanju vesolja s spremenljivo maso. To vidim kot dober znak: strokovnjaki so naveličani »kozmološke teme« in iščejo alternativo.

Tudi novinar Ruslan Safin je poslal vprašanja v zvezi z objavo drugega članka. Nekoliko skrajšana različica odgovorov je bila danes objavljena v Yuzhnouralskaya Panorama pod uredniškim naslovom »V črni luknji. Astronom Nikolaj Gorkavy je našel središče vesolja.

Najprej, zavoljo resnice, moram opozoriti, da je Aleksander Vasilkov začel aktivno postavljati »naivno« vprašanje: ali ima vesolje središče? - ki je sprožilo vse naše nadaljnje kozmološko delo. Tako smo skupaj iskali in našli ta center. Drugič, časopis je prosil za našo skupno fotografijo, vendar ni čakal, zato jo prinašam sem skupaj s celotnim besedilom intervjuja, ki ga je Saša prebral in dopolnil glede na njegove komentarje. Tukaj sva: Aleksander Pavlovič Vasilkov na levi in ​​jaz na desni:

1. Po objavi vašega prvega članka z Vasilkovom ste predlagali, da je opazovano pospešeno širjenje vesolja povezano s prevlado odbojnih sil nad privlačnimi silami na velikih razdaljah. V novem članku pridete do drugačne ugotovitve – o relativni pospešeni ekspanziji: zdi se nam, da nekaj pospešuje, ker se sami upočasnjujemo. Kaj vas je navedlo na to misel?

V članku iz leta 2016, objavljenem v Journal of the Royal Astronomical Society, sva z Aleksandrom Vasilkovom pokazala, da če se gravitacijska masa predmeta spremeni, potem poleg običajnega newtonskega pospeška okoli njega nastane dodatna sila. Pada v obratnem sorazmerju z oddaljenostjo od predmeta, to je počasneje kot Newtonova sila, ki je odvisna od kvadrata razdalje. Zato bi morala nova sila prevladovati na dolgih razdaljah. Z zmanjšanjem mase predmeta je nova sila povzročila odboj ali antigravitacijo, s povečanjem - prišlo je do dodatne privlačnosti, hipergravitacije. To je bil strog matematični rezultat, ki je modificiral dobro znano Schwarzschildovo rešitev in je bil pridobljen v okviru Einsteinove teorije gravitacije. Zaključek velja za maso katere koli velikosti in je narejen za mirujočega opazovalca.

Toda ko smo razpravljali o teh rezultatih, smo verbalno izrazili dodatne hipoteze - bolje rečeno upanje, da je najdena antigravitacija odgovorna tako za širjenje vesolja kot za pospeševanje njegovega širjenja v očeh spremljajočih opazovalcev, torej tebe in mene. Med delom na drugem članku, ki je bil objavljen februarja letos v isti reviji in je bil že neposredno posvečen kozmologiji, smo ugotovili, da je realnost težja od naših upov. Da, najdena antigravitacija je odgovorna za veliki pok in očitno širjenje vesolja - tukaj smo imeli prav v naših domnevah. Toda subtilno pospeševanje kozmološke ekspanzije, ki so ga zaznali opazovalci leta 1998, se je izkazalo, da ni povezano z antigravitacijo, temveč s hipergravitacijo iz našega dokumenta iz leta 2016. Nastala stroga matematična rešitev nedvoumno nakazuje, da bo imel ta pospešek opazen predznak le, ko bo del mase vesolja rasel, ne pa se zmanjševal. Pri našem kvalitativnem sklepanju nismo upoštevali, da je dinamika kozmološke ekspanzije videti zelo različna z vidika stacionarnega opazovalca in za spremljajoče opazovalce, ki sedijo v širijočih se galaksijah.

Matematika, ki je pametnejša od nas, vodi do naslednje slike razvoja vesolja: zaradi zlitja črnih lukenj in prehoda njihove mase v gravitacijske valove se je masa sesedajočega vesolja zadnjega cikla močno zmanjšala. - in nastala je močna antigravitacija, ki je povzročila Veliki pok, to je sodobno širjenje vesolja. Ta antigravitacija se je nato zmanjšala in jo je nadomestila hipergravitacija zaradi rasti ogromne črne luknje, ki je nastala v središču vesolja. Poveča se zaradi absorpcije gravitacijskih valov ozadja, ki igrajo pomembno vlogo v dinamiki prostora. Prav ta rast Velike črne luknje je povzročila raztezanje opazovanega dela vesolja okoli nas. Ta učinek so si opazovalci razlagali kot pospešek širjenja, v resnici pa gre za neenakomerno upočasnitev širjenja. Konec koncev, če v koloni avtomobilov zadnji avto zaostaja za sprednjim avtomobilom, potem to lahko pomeni tako pospešek prvega avtomobila kot zaviranje zadnjega avtomobila. Z matematičnega vidika vpliv naraščajoče Velike črne luknje povzroči pojav v Friedmanovih enačbah tako imenovane "kozmološke konstante", ki je odgovorna za opaženo pospeševanje recesije galaksij. Izračuni kvantnih teoretikov so se od opazovanj razlikovali za 120 vrst velikosti, vendar smo to izračunali v okviru klasične teorije gravitacije - in dobro je sovpadalo s podatki satelita Planck. In ugotovitev, da masa vesolja zdaj narašča, je odlična priložnost za izgradnjo cikličnega modela vesolja, o katerem je sanjalo več generacij kozmologov, a ni prišel v roke. Vesolje je ogromno nihalo, v katerem se črne luknje spremenijo v gravitacijske valove, nato pa se zgodi obraten proces. Pri tem igra ključno vlogo Einsteinov sklep, da gravitacijski valovi nimajo gravitacijske mase, kar vesolju omogoča, da spremeni svojo maso in se izogne ​​nepopravljivemu kolapsu.

2. Kako je nastala naraščajoča velika črna luknja, ki je odgovorna za relativno pospešeno širjenje vesolja?

Narava temne snovi, ki je na primer povzročila pospešeno vrtenje galaksij, je bila skrivnost že skoraj stoletje. Najnovejši rezultati observatorija LIGO, ki je ujel več gravitacijskih valov iz združitve velikih črnih lukenj, so odstrli tančico skrivnosti. Številni raziskovalci so predstavili model, po katerem je temna snov sestavljena iz črnih lukenj, mnogi pa menijo, da so k nam prišle iz zadnjega cikla vesolja. Črna luknja je namreč edini makroskopski objekt, ki ga ne more uničiti niti stiskanje vesolja. Če črne luknje sestavljajo večji del barionske mase vesolja, se bodo te črne luknje, ko bo vesolje stisnjeno na velikost nekaj svetlobnih let, aktivno združile med seboj in velik del svoje mase odvrgle v gravitacijske valove. . Posledično se bo skupna masa vesolja močno zmanjšala in na mestu združitve oblaka majhne luknje tam bo ogromna črna luknja velikosti reda svetlobnega leta in z maso trilijonov sončnih mas. Je nepogrešljiva posledica propada vesolja in zlitja črnih lukenj, po velikem poku pa začne rasti, absorbira gravitacijsko sevanje in vse materije okoli sebe. Številni avtorji, vključno s Penroseom, so razumeli, da se bo takšna superluknja pojavila v fazi propada vesolja, vendar nihče ni vedel, kako pomembna je ta velika črna luknja v dinamiki poznejšega širjenja vesolja.

3. Kako daleč od nas in kje točno (na katerem delu neba) se nahaja? Kakšni so njegovi parametri?

Menimo, da na razdalji približno petdeset milijard svetlobnih let. Cela vrsta neodvisnih študij govori o anizotropiji različnih kozmoloških pojavov - in mnoge med njimi kažejo na področje neba v bližini medlega ozvezdja Sekstanti. V kozmologiji se je celo pojavil izraz "hudičeva os". Glede na trenutno vrednost pospešenega širjenja vesolja lahko ocenimo velikost Velike črne luknje na milijardo svetlobnih let, kar daje njeno maso 6 * 10^54 gramov ali milijarde trilijonov sončnih mas – tj. , od svojega nastanka je zrasel milijardokrat! Toda tudi to informacijo o masi Velike črne luknje smo prejeli z milijardno letno zamudo. V resnici je Velika črna luknja že veliko večja, koliko pa je težko reči, potrebnih je več raziskav.

4. Ali je mogoče s pomočjo obstoječih inštrumentov videti, če že ne samega LBH, pa vsaj posredne znake, ki kažejo na njegovo prisotnost v tem delu vesolja s takšne razdalje, na kateri se ta LBH nahaja? Pod kakšnimi pogoji bo na voljo za neposredno študijo?

Ko smo preučili pospešek širjenja vesolja in njegovo odvisnost od časa, bomo določili razvoj parametrov Velike črne luknje. Anizotropija kozmoloških učinkov se kaže v porazdelitvi fluktuacij CMB po nebu, v orientaciji osi galaksij in v številnih drugih pojavih. To so tudi načini preučevanja Velike črne luknje na daljavo. Preučili ga bomo tudi neposredno, vendar kasneje.

5. Kaj bi videli, če bi lahko leteli na ta BCH? Se je mogoče potopiti vanj brez tveganja za življenje? Kaj bomo našli pod njegovim površjem?

Kar zadeva notranjost črnih lukenj, je tudi v učbenikih veliko nasprotujočih si informacij. Marsikdo misli, da nas bodo na robu črnih lukenj prav gotovo raztrgale plimske sile na majhne trakove - pojavila se je celo beseda "špagetifikacija". Pravzaprav so plimske sile na robu zelo velike črne luknje popolnoma nevidne in glede na stroge rešitve Einsteinovih enačb je proces prečkanja meje črne luknje za padajočega opazovalca nepomemben. Verjamem, da bomo pod površjem Velike črne luknje videli skoraj enako vesolje – tiste galaksije, ki so se vanj potopile prej. Glavna razlika bo sprememba umikanja galaksij k njihovi konvergenci: vsi raziskovalci se strinjajo, da vse v črni luknji pade proti središču.

6. Če se bo ta črna luknja povečala, bo nekega dne vase posrkala vso preostalo snov. Kaj se bo potem zgodilo?

Meja Velike črne luknje bo šla do meje opazovanega vesolja in njena usoda nas ne bo več vznemirjala. In vesolje znotraj luknje bo vstopilo v drugo fazo svojega cikla – ko bo širjenje nadomestilo krčenje. V tem ni nič tragičnega, saj bo krčenje trajalo približno toliko milijard let, kot je trajalo širjenje. Inteligentna bitja tega cikla Vesolja bodo občutila težave čez desetine milijard let, ko se bo temperatura sevanja kozmičnega mikrovalovnega ozadja tako dvignila, da se bodo planeti zaradi toplega nočnega neba pregrevali. Morda bo za nekatere nezemljane, katerih sonce bo ugasnilo, ravno nasprotno, odrešitev, čeprav začasna - za sto milijonov let. Ko se trenutno vesolje skrči na nekaj svetlobnih let, bo ponovno izgubilo svojo maso, kar bo povzročilo veliki pok. Začel se bo nov cikel širjenja in v središču vesolja se bo pojavila nova velika črna luknja.

7. Kdaj naj bi se po vašem mnenju zgodil ta dogodek (sesedek vesolja v BCH)? Ali je ta časovni interval enak za vse cikle ekspanzije/stiskanja ali se lahko spremeni?

Mislim, da kozmološki cikli z dobro natančnostjo sledijo določenemu obdobju, ki je povezano s celotno maso in energijo vesolja. Težko je reči, na kateri točni stopnji našega cikla smo - za to moramo zgraditi specifične kozmološke modele z danim številom barionov, črnih lukenj, gravitacijskih valov in drugih vrst sevanja. Kdaj nas bo prehitel rob rastoče Velike črne luknje? Izračuni kažejo, da bo zagotovo prešla v režim nadsvetlobne ekspanzije - to ne krši relativnostne teorije, ker meja črne luknje ni materialni predmet. Toda ta nadsvetlobna hitrost pomeni, da se lahko naše srečanje s to mejo Velike črne luknje zgodi kadar koli – njenega približevanja ne bomo mogli zaznati iz nekaterih opazovanj, ki so omejena s svetlobno hitrostjo. Da bi se izognili paniki, ponavljam: v tem ne vidim nič tragičnega, a kozmologi bodo začeli opažati, kako se bo rdeči premik oddaljenih galaksij spremenil v modro. Toda za to mora svetloba iz njih imeti čas, da doseže nas.

8. Kateri opazovalni in teoretični podatki govorijo v prid kozmološkemu modelu, ki ga predlagate, ali ga morda celo obvezujejo?

Klasične Friedmannove enačbe temeljijo na načelu izotropnosti in homogenosti. Tako konvencionalna kozmologija načeloma ne bi mogla upoštevati učinkov anizotropije, o katerih govorijo številni opazovalci. Spremenjene Friedmanove enačbe, pridobljene v dokumentu Vasilkova in I iz leta 2018, vključujejo anizotropne učinke, ker je Velika črna luknja v določeni smeri. S tem se odpirajo možnosti za proučevanje teh učinkov, kar bo tudi potrdilo samo teorijo. Ne gradimo nove kozmologije, preprosto vnašamo manjkajoče dinamične vzmeti v dobro razvito klasično kozmologijo, ki se je pojavila sredi 20. stoletja, začenši z delom Gamowa in njegove skupine. To klasično kozmologijo obujamo tako, da postane del običajne fizike. Zdaj ne vsebuje nobenih predpostavk o kvantni gravitaciji, o dodatnih prostorskih dimenzijah in o temnih entitetah, kot so "inflacija", "vakuumski fazni prehodi", "temna energija" in "temna snov". Deluje samo v okviru Einsteinove klasične in dobro preizkušene teorije gravitacije, pri čemer uporablja samo znane komponente kozmosa, kot so črne luknje in gravitacijski valovi. Ker dobro pojasnjuje opazovane pojave, je to absolutno obvezno - po načelih znanosti. Obstaja veliko kozmoloških modelov, a realnost je ena. Oživljena klasična kozmologija je osupljivo elegantna in preprosta, zato menim, da smo spoznali pravi način obstoja vesolja.

Povzetek na temo:

"Črne luknje vesolja"

Vladivostok

2000
Vsebina:

Črne luknje vesolja ______________________________3

Hipoteze in paradoksi_________________________________6

Zaključek _______________________________________ 14

Seznam literature _________________15

Črne luknje vesolja

Zdelo se je, da ta pojav vsebuje toliko nerazložljivega, skoraj mističnega, da celo Albert Einstein, čigar teorije so pravzaprav spodbudile idejo o črnih luknjah, sam preprosto ni verjel v njihov obstoj. Danes so astrofiziki vse bolj prepričani, da so črne luknje resničnost.

Matematični izračuni kažejo, da obstajajo nevidni velikani. Pred štirimi leti je skupina ameriških in japonskih astronomov svoj teleskop usmerila v ozvezdje Canes Venatici, v tamkajšnjo spiralno meglico M106. Ta galaksija je od nas oddaljena 20 milijonov svetlobnih let, vendar jo je mogoče videti tudi z amaterskim teleskopom. Mnogi so verjeli, da je enaka tisočem drugih galaksij. Po natančni študiji se je izkazalo, da ima meglica M106 eno redko lastnost - v njenem osrednjem delu je naravni kvantni generator - maser. Gre za plinske oblake, v katerih molekule zaradi zunanjega »črpanja« oddajajo radijske valove v mikrovalovnem območju. Maser pomaga natančno določiti vašo lokacijo in hitrost oblaka ter posledično drugih nebesnih teles.

Japonski astronom Makoto Mionis in njegovi kolegi so med opazovanjem meglice M106 odkrili čudno obnašanje njenega vesoljskega maserja. Izkazalo se je, da se oblaki vrtijo okoli nekega središča, ki je od njih oddaljeno 0,5 svetlobnih let. Astronome je navdušila predvsem posebnost te rotacije: obrobne plasti oblakov so se premikale s štirimi milijoni kilometrov na uro! To nakazuje, da je v središču skoncentrirana velikanska masa. Po izračunih je enaka 36 milijonom sončnih mas.

M106 ni edina galaksija, kjer obstaja sum črne luknje. V meglici Andromeda je najverjetneje tudi približno enaka masa - 37 milijonov Sonc. Predvideva se, da je bila v galaksiji M87 – izjemno intenzivnem viru radijskega sevanja – odkrita črna luknja, v kateri sta skoncentrirani 2 milijardi sončnih mas! riž. 1 Galaxy M87

Samo glasnik radijskih valov je lahko črna luknja, ki še ni popolnoma zaprta s "kapsulo" ukrivljenega prostora. sovjetski fizik Yakov Zel'dovich in njegov ameriški kolega Edwin Salpeter sta poročala o modelu, ki sta ga razvila. Model je pokazal, da črna luknja privlači plin iz okoliškega prostora, ki se najprej zbira v disku blizu nje. Zaradi trkov delcev se plin segreje, izgubi energijo, hitrost in se začne spiralno vrteti proti črni luknji. Plin, segret na več milijonov stopinj, tvori vrtinec v obliki lijaka. Njegovi delci hitijo s hitrostjo 100 tisoč kilometrov na sekundo. Na koncu vrtinec plina doseže "obzorje dogodkov" in za vedno izgine v črni luknji.

Maser v galaksiji M106, o katerem smo govorili na samem začetku, se nahaja v plinastem disku. Črne luknje, ki se pojavljajo v vesolju, imajo, sodeč po tem, kar so ameriški in japonski astronomi opazili v spiralni meglici M106, neprimerljivo večjo maso od tistih, o katerih govori Oppenheimerjeva teorija. Upošteval je primer propada ene zvezde, katere masa ni večja od treh sončnih. In kako nastanejo takšni velikani, ki jih astronomi že opazujejo, še ni razlage.

Nedavni računalniški modeli so pokazali, da bi plinski oblak v središču nastajajoče galaksije lahko povzročil nastanek ogromne črne luknje. Možna pa je tudi druga pot razvoja: kopičenje plina najprej razpade na številne manjše oblake, ki bodo dali življenje velikemu številu zvezd. Vendar pa bo v obeh primerih del kozmičnega plina pod vplivom lastne gravitacije sčasoma končal svoj razvoj v obliki črne luknje.

Po tej hipotezi je skoraj v vsaki galaksiji, tudi v naši, nekje v središču Rimske ceste črna luknja.

Opazovanja tako imenovanih binarnih zvezdnih sistemov, ko je skozi teleskop vidna samo ena zvezda, dajejo razlog za domnevo, da je nevidni partner črna luknja. Zvezde tega para se nahajajo tako blizu druga drugi, da nevidna masa "izsesa" snov vidne zvezde in jo absorbira. V nekaterih primerih je mogoče določiti čas vrtenja zvezde okoli svojega nevidnega partnerja in razdaljo do nevidnega, kar omogoča izračun mase, skrite pred opazovanjem.

Prvi kandidat za takšen model je par, odkrit v zgodnjih 70. letih. Nahaja se v ozvezdju Laboda (označeno z indeksom Laboda XI) in oddaja rentgenske žarke. Tukaj se vrti vroča modra zvezda in po vsej verjetnosti črna luknja z maso 16 sončnih mas. Drugi par (V404) ima nevidno maso 12 riž. 2 Labod XI sončna. Drugi osumljeni par je vir rentgenskih žarkov (LMCX3) devetih sončnih mas, ki se nahaja v Velikem Magellanovem oblaku.

Vsi ti primeri so dobro razloženi v razpravi Johna Michella o "temnih zvezdah". Leta 1783 je zapisal: "Če se svetleča telesa vrtijo okoli nevidnega nečesa, potem bi morali iz gibanja tega rotirajočega telesa z določeno verjetnostjo sklepati na obstoj tega osrednjega telesa."

Hipoteze in paradoksi

Znano je, da je splošna relativnost napovedala, da masa ukrivlja prostor. In že štiri leta po objavi Einsteinovega dela so astronomi odkrili ta učinek. Med popolnim sončnim mrkom so astronomi pri opazovanju s teleskopom videli zvezde, ki jih je dejansko zakrival rob črnega luninega diska, ki je prekrival Sonce. Pod vplivom sončne gravitacije so se slike zvezd premaknile. (Tukaj je presenetljiva tudi natančnost meritve, saj so se premaknili za manj kot tisočinko stopinje!)

Astronomi zdaj zagotovo vedo, da se pod vplivom »gravitacijske leče«, ki jo predstavljajo težke zvezde in predvsem črne luknje, resnični položaji številnih nebesnih teles dejansko razlikujejo od tistih, ki jih vidimo z Zemlje. Oddaljene galaksije se nam morda zdijo brezoblične in v obliki "kapsule". To pomeni: gravitacija je tako močna in prostor tako zavit, da svetloba potuje v krogu. Resnično lahko vidite, kaj se dogaja za vogalom.

Predstavljajmo si naravnost neverjetno: neki pogumni astronavt se je odločil poslati svojo ladjo v črno luknjo, da bi izvedel njene skrivnosti. Kaj bo videl na tem fantastičnem potovanju?

Ko se približujete cilju, uri vesoljska ladja bo vse bolj zaostajal – to izhaja iz relativnostne teorije. Ko se približa cilju, se bo naš popotnik znašel tako rekoč v cevi, obroču, ki obdaja črno luknjo, vendar se mu bo zdelo, da leti po povsem ravnem tunelu in nikakor ne v krogu. Toda astronavta čaka še bolj neverjeten pojav: ko bo padel za "horizont dogodkov" in se premikal po cevi, bo videl svoj hrbet, glavo ...

Splošna teorija relativnosti pravi, da pojma "zunaj" in "znotraj" nimata objektivnega pomena, relativna sta na enak način kot oznake "levo" ali "desno", "gor" ali "dol". Vsa ta paradoksalna zmeda z navodili se zelo slabo ujema z našimi vsakodnevnimi ocenami.

Takoj, ko ladja prečka mejo črne luknje, ljudje na Zemlji ne bodo mogli več videti ničesar od tega, kar se bo tam dogajalo. In ura se bo na ladji ustavila, vse barve se bodo pomešale proti rdeči: svetloba bo v boju z gravitacijo izgubila nekaj svoje energije. Vsi predmeti bodo prevzeli čudne popačene oblike. In končno, tudi če bi bila ta črna luknja le dvakrat težja od našega Sonca, bi bila privlačnost tako močna, da bi tako ladjo kot njenega hipotetičnega kapitana potegnila v vrvico in kmalu raztrgala. Snov, ujeta v črno luknjo, se ne bo mogla upreti silam, ki jo vlečejo proti središču. Verjetno bo zadeva razpadla in prešla v singularno stanje. Po nekaterih zamislih bo ta razpadla snov postala del nekega drugega vesolja – črne luknje povezujejo naš prostor z drugimi svetovi.

Kot vsa telesa v naravi tudi zvezde ne ostanejo nespremenjene, temveč se rojevajo, razvijajo in na koncu »umrejo«. Da bi sledili življenjski poti zvezd in razumeli, kako se starajo, je treba vedeti, kako nastanejo. V preteklosti se je to zdelo kot velika skrivnost; sodobni astronomi že lahko z veliko gotovostjo podrobno opišejo poti, ki vodijo do pojava svetlih zvezd na našem nočnem nebu.

Ne tako dolgo nazaj so astronomi verjeli, da je trajalo milijone let, da je zvezda nastala iz medzvezdnega plina in prahu. Ampak v Zadnja leta Posneli so osupljive fotografije dela neba, ki je del Velike Orionove meglice, kjer se je v nekaj letih pojavila majhna kopica zvezd. Na Sl.3 Velika Orionova meglica fotografije iz leta 1947. na tem mestu je bila vidna skupina treh zvezdastih objektov. Do leta 1954 nekateri so postali podolgovati in do leta 1959. te podolgovate formacije so razpadle na posamezne zvezde - prvič v zgodovini človeštva so ljudje opazovali rojstvo zvezd dobesedno pred našimi očmi, ta dogodek brez primere je astronomom pokazal, da se lahko zvezde rodijo v kratkem časovnem intervalu, prej pa se je zdelo nenavadno sklepanje, da zvezde običajno nastajajo v skupinah ali zvezdnih kopicah, izkazalo za resnično.

S. TRANKOVSKI

Med najpomembnejšimi in zanimivimi problemi sodobne fizike in astrofizike je akademik V. L. Ginzburg imenoval vprašanja, povezana s črnimi luknjami (glej Znanost in življenje, št. 11, 12, 1999). Obstoj teh nenavadnih objektov je bil napovedan že pred več kot dvesto leti, pogoji za njihov nastanek so bili natančno izračunani v poznih tridesetih letih 20. stoletja, astrofizika pa se je z njimi spopadla pred manj kot štiridesetimi leti. Danes znanstvene revije po vsem svetu vsako leto objavijo na tisoče člankov o črnih luknjah.

Nastanek črne luknje lahko poteka na tri načine.

Tako je običajno prikazati procese, ki se odvijajo v bližini propadajoče črne luknje. Ko čas teče (Y), se prostor (X) okoli njega (osenčeno območje) krči proti singularnosti.

Gravitacijsko polje črne luknje vnaša močna popačenja v geometrijo prostora.

Črna luknja, ki je skozi teleskop nevidna, se razkrije le s svojim gravitacijskim vplivom.

V močnem gravitacijskem polju črne luknje se rojevajo pari delec-antidelec.

Rojstvo para delec-antidelec v laboratoriju.

KAKO SE POJAVLJAJO

Svetlobno nebesno telo, ki ima gostoto enako Zemlji in premer dvesto petdesetkrat večji od premera Sonca, zaradi svoje privlačnosti ne bo dovolilo, da bi njegova svetloba dosegla nas. Tako je možno, da največja svetleča telesa v vesolju, prav zaradi svoje velikosti, ostanejo nevidna.
Pierre Simon Laplace.
Predstavitev sistema sveta. 1796

Leta 1783 sta angleški matematik John Mitchell in trinajst let kasneje neodvisno od njega francoski astronom in matematik Pierre Simon Laplace opravila zelo čudno raziskavo. Upoštevali so pogoje, pod katerimi svetloba ne bi mogla zapustiti zvezde.

Logika znanstvenikov je bila preprosta. Za kateri koli astronomski objekt (planet ali zvezdo) lahko izračunate tako imenovano ubežno hitrost ali drugo kozmično hitrost, ki omogoča, da ga katero koli telo ali delec za vedno zapusti. In v takratni fiziki je kraljevala Newtonova teorija, po kateri je svetloba tok delcev (pred teorijo elektromagnetni valovi in ostalo je še skoraj sto petdeset let). Ubežno hitrost delcev lahko izračunamo na podlagi enakosti potencialne energije na površini planeta in kinetične energije telesa, ki »uide« na neskončno veliko razdaljo. Ta hitrost je določena s formulo #1#

kje M je masa vesoljskega objekta, R je njen polmer, G je gravitacijska konstanta.

Od tod zlahka dobimo polmer telesa dane mase (kasneje imenovan "gravitacijski polmer" r g"), pri kateri je ubežna hitrost enaka svetlobni hitrosti:

To pomeni, da je zvezda stisnjena v kroglo s polmerom r g< 2GM/c 2 bo prenehal oddajati – svetloba ga ne bo mogla zapustiti. V vesolju se bo pojavila črna luknja.

Zlahka je izračunati, da se bo Sonce (njegova masa je 2,1033 g) spremenilo v črno luknjo, če se bo skrčilo na polmer približno 3 kilometre. Gostota njegove snovi bo v tem primeru dosegla 10 16 g / cm 3. Polmer Zemlje, stisnjene v stanje črne luknje, bi se zmanjšal na približno en centimeter.

Zdelo se je neverjetno, da je v naravi mogoče najti sile, ki bi zvezdo stisnile na tako nepomembno velikost. Zato so sklepi iz dela Mitchella in Laplacea več kot sto let veljali za nekaj podobnega matematičnemu paradoksu, ki nima fizičnega pomena.

Strog matematični dokaz, da je tako eksotičen objekt v vesolju mogoč, je bil pridobljen šele leta 1916. Nemški astronom Karl Schwarzschild je po analizi enačb splošne teorije relativnosti Alberta Einsteina dobil zanimiv rezultat. Ob proučevanju gibanja delca v gravitacijskem polju masivnega telesa je prišel do zaključka, da enačba izgubi fizikalni pomen (njena rešitev gre v neskončnost), ko r= 0 in r = r g.

Točke, v katerih značilnosti polja izgubijo svoj pomen, imenujemo singularne, to je posebne. Singularnost na ničelni točki odraža točko ali, kar je enako, centralno simetrično strukturo polja (navsezadnje lahko vsako sferično telo - zvezdo ali planet - predstavljamo kot materialna točka). In točke, ki se nahajajo na sferični površini s polmerom r g , tvorijo ravno površino, s katere je ubežna hitrost enaka svetlobni hitrosti. V splošni teoriji relativnosti se imenuje Schwarzschildova singularna sfera ali obzorje dogodkov (zakaj - bo jasno kasneje).

Že na primeru nam znanih predmetov - Zemlje in Sonca - je jasno, da so črne luknje zelo čudni predmeti. Tudi astronomi, ki se ukvarjajo s snovjo pri ekstremnih temperaturah, gostoti in pritisku, jih imajo za zelo eksotično in do nedavnega niso vsi verjeli v njihov obstoj. Prve navedbe o možnosti nastanka črnih lukenj pa je vsebovala že leta 1915 ustvarjena splošna teorija relativnosti A. Einsteina. Angleški astronom Arthur Eddington, eden prvih razlagalcev in popularizatorjev relativnostne teorije, je v tridesetih letih prejšnjega stoletja izpeljal sistem enačb, ki opisujejo notranjo zgradbo zvezd. Iz njih izhaja, da je zvezda v ravnotežju pod delovanjem nasprotno usmerjenih gravitacijskih sil in notranjega tlaka, ki nastane zaradi gibanja delcev vroče plazme znotraj svetila in zaradi pritiska sevanja, ki nastaja v njegovih globinah. In to pomeni, da je zvezda plinska krogla, v središču katere je visoka temperatura, ki postopoma pada proti obrobju. Iz enačb je zlasti izhajalo, da je temperatura Sončeve površine približno 5500 stopinj (kar se povsem ujema s podatki astronomskih meritev), v njenem središču pa naj bi bilo približno 10 milijonov stopinj. To je Eddingtonu omogočilo preroški zaključek: pri takšni temperaturi se "vžge" termonuklearna reakcija, ki zadostuje za zagotovitev sijaja Sonca. Atomski fiziki tistega časa se s tem niso strinjali. Zdelo se jim je, da je v črevesju zvezde preveč "hladno": temperatura tam ni bila zadostna, da bi reakcija "potekla". Na to je razjarjeni teoretik odgovoril: "Iščite bolj vroče mesto!"

In na koncu se je izkazalo, da je imel prav: v središču zvezde res poteka termonuklearna reakcija (druga stvar je, da se je tako imenovani "standardni solarni model", ki temelji na idejah o termonuklearni fuziji, očitno izkazal za nepravilna - glej na primer "Znanost in življenje" št. 2, 3, 2000). Kljub temu pride do reakcije v središču zvezde, zvezda zasije, sevanje, ki pri tem nastane, pa jo ohranja v stabilnem stanju. Zdaj pa jedrsko "gorivo" v zvezdi izgoreva. Sproščanje energije se ustavi, sevanje ugasne in sila, ki zadržuje gravitacijsko privlačnost, izgine. Obstaja meja mase zvezde, po kateri se zvezda začne nepovratno krčiti. Izračuni kažejo, da se to zgodi, če masa zvezde presega dve ali tri sončne mase.

GRAVITACIJSKI KOLAPS

Sprva je hitrost krčenja zvezde majhna, vendar se njena hitrost nenehno povečuje, saj je sila privlačnosti obratno sorazmerna s kvadratom razdalje. Stiskanje postane ireverzibilno, ni nobenih sil, ki bi se zmogle zoperstaviti lastni gravitaciji. Ta proces se imenuje gravitacijski kolaps. Hitrost lupine zvezde proti njenemu središču narašča in se približuje svetlobni hitrosti. In tu začnejo igrati vlogo učinki relativnostne teorije.

Hitrost pobega je bila izračunana na podlagi Newtonovih idej o naravi svetlobe. Z vidika splošne relativnosti se pojavi v bližini zvezde v kolapsu odvijajo nekoliko drugače. V njenem močnem gravitacijskem polju se pojavi tako imenovani gravitacijski rdeči premik. To pomeni, da se frekvenca sevanja, ki prihaja iz masivnega predmeta, premakne proti nizke frekvence. V meji, na meji Schwarzschildove krogle, postane frekvenca sevanja enaka nič. To pomeni, da opazovalec, ki je zunaj njega, ne bo mogel izvedeti ničesar o tem, kaj se dogaja znotraj. Zato Schwarzschildovo kroglo imenujemo obzorje dogodkov.

Toda zmanjšanje frekvence je enako upočasnitvi časa, in ko frekvenca postane nič, se čas ustavi. To pomeni, da bo zunanji opazovalec videl zelo čudno sliko: lupina zvezde, ki pada z naraščajočim pospeškom, namesto da bi dosegla svetlobno hitrost, se ustavi. Z njegovega vidika se bo krčenje ustavilo takoj, ko se velikost zvezde približa gravitacijskemu polmeru
brki. Nikoli ne bo videl niti enega delca, ki se "potaplja" pod Schwarzschildovo kroglo. Toda za hipotetičnega opazovalca, ki pade v črno luknjo, se bo po njegovi uri vse končalo v nekaj trenutkih. Tako bo čas gravitacijskega kolapsa zvezde velikosti Sonca 29 minut, veliko gostejše in bolj kompaktne nevtronske zvezde pa le 1/20.000 sekunde. In tukaj je v težavah, povezanih z geometrijo prostora-časa v bližini črne luknje.

Opazovalec vstopi v ukrivljen prostor. V bližini gravitacijskega polmera postanejo gravitacijske sile neskončno velike; raztegnejo raketo z astronavtom opazovalcem v neskončno tanko nit neskončne dolžine. Toda sam tega ne bo opazil: vse njegove deformacije bodo ustrezale izkrivljanju prostorsko-časovnih koordinat. Ti premisleki se seveda nanašajo na idealen, hipotetičen primer. Vsako pravo telo bodo raztrgale plimske sile veliko preden se približa Schwarzschildovi krogli.

DIMENZIJE ČRNIH LUKENJ

Velikost črne luknje oziroma polmer Schwarzschildove krogle je sorazmeren z maso zvezde. In ker astrofizika ne postavlja nobenih omejitev glede velikosti zvezde, je črna luknja lahko poljubno velika. Če bi na primer nastala ob kolapsu zvezde z maso 10 8 Sončevih mas (ali zaradi združitve več sto tisoč ali celo milijonov razmeroma majhnih zvezd), bi bil njen polmer okoli 300 milijonov kilometrov, dvakrat večja od Zemljine orbite. In povprečna gostota snovi takega velikana je blizu gostote vode.

Očitno se prav takšne črne luknje nahajajo v središčih galaksij. Vsekakor astronomi danes štejejo okoli petdeset galaksij, v središču katerih so po posrednih dokazih (o njih bomo govorili v nadaljevanju) črne luknje z maso približno milijarde (10 9) sončnih. Očitno ima tudi naša Galaksija svojo črno luknjo; njegova masa je bila ocenjena precej natančno - 2,4. 10 6 ±10 % mase Sonca.

Teorija predpostavlja, da bi morale poleg takšnih supergigantov nastati črne mini luknje z maso približno 10 14 g in polmerom približno 10 -12 cm (velikost atomskega jedra). Lahko bi se pojavili v prvih trenutkih obstoja vesolja kot manifestacija zelo močne nehomogenosti prostora-časa z ogromno energijsko gostoto. Razmere, ki so takrat obstajale v vesolju, zdaj spoznavajo raziskovalci na močnih trkalnikih (pospeševalcih na trčnih žarkih). Poskusi v CERN-u v začetku tega leta so omogočili pridobitev kvark-gluonske plazme – snovi, ki je obstajala pred pojavom osnovnih delcev. Raziskave tega agregatnega stanja se nadaljujejo v ameriškem pospeševalnem centru Brookhaven. Sposoben je pospeševati delce do energij, ki so en in pol do dva reda velikosti višje od pospeševalnika v
CERN. Prihajajoči eksperiment je povzročil resno zaskrbljenost: ali bo med njegovim izvajanjem nastala črna mini luknja, ki bo upognila naš prostor in uničila Zemljo?

Ta strah je povzročil močna resonanca da je bila vlada ZDA prisiljena sklicati avtoritativno komisijo, da bi preizkusila to možnost. Komisija, ki so jo sestavljali ugledni raziskovalci, je ugotovila, da je energija pospeševalnika prenizka za nastanek črne luknje (ta eksperiment je opisan v reviji "Science and Life" št. 3, 2000).

KAKO VIDETI NEVIDNO

Črne luknje ne oddajajo ničesar, niti svetlobe ne. Astronomi pa so se jih naučili videti oziroma bolje rečeno najti "kandidate" za to vlogo. Obstajajo trije načini za odkrivanje črne luknje.

1. Treba je slediti kroženju zvezd v kopicah okoli določenega težišča. Če se izkaže, da v tem središču ni ničesar in se zvezde vrtijo tako rekoč okoli praznega mesta, lahko precej zanesljivo rečemo: v tej "praznini" je črna luknja. Na podlagi tega je bila predpostavljena prisotnost črne luknje v središču naše Galaksije in ocenjena njena masa.

2. Črna luknja aktivno srka vase snov iz okolice. Medzvezdni prah, plin, snov bližnjih zvezd padajo nanj v spirali in tvorijo tako imenovani akrecijski disk, podoben Saturnovemu obroču. (Prav to je bilo zastrašujoče v eksperimentu Brookhaven: črna mini luknja, ki je nastala v pospeševalniku, bo začela vase posrkati Zemljo in tega procesa ne bo mogla zaustaviti nobena sila.) Ko se približamo Schwarzschildovi krogli, delci doživijo pospešek in začnejo sevati v rentgenskem območju. To sevanje ima značilen spekter, podoben dobro raziskanemu sevanju delcev, pospešenih v sinhrotronu. In če takšno sevanje prihaja iz nekega področja vesolja, lahko z gotovostjo trdimo, da tam mora biti črna luknja.

3. Ko se dve črni luknji združita, pride do gravitacijskega sevanja. Izračunano je, da če je masa vsakega približno desetkrat večja od mase Sonca, se bo ob združitvi v nekaj urah sprostila energija, ki ustreza 1% njihove skupne mase, v obliki gravitacijskih valov. To je tisočkrat več od svetlobe, toplote in druge energije, ki jo je Sonce oddalo v celotnem obdobju svojega obstoja – pet milijard let. Upajo, da bodo zaznali gravitacijsko sevanje s pomočjo observatorijev gravitacijskih valov LIGO in drugih, ki jih zdaj gradijo v Ameriki in Evropi s sodelovanjem ruskih raziskovalcev (glej "Znanost in življenje" št. 5, 2000).

In vendar, čeprav astronomi ne dvomijo o obstoju črnih lukenj, nihče ne more kategorično trditi, da se točno ena od njih nahaja na določeni točki v vesolju. Znanstvena etika, vestnost raziskovalca zahtevata nedvoumen odgovor na zastavljeno vprašanje, ki ne dopušča odstopanj. Ni dovolj, da ocenite maso nevidnega predmeta, morate izmeriti njegov polmer in pokazati, da ne presega Schwarzschildovega. In tudi znotraj naše Galaksije ta problem še ni rešen. Zato znanstveniki kažejo določeno zadržanost pri poročanju o svojih odkritjih, znanstvene revije pa so dobesedno polne poročil o teoretičnih delih in opazovanjih učinkov, ki lahko osvetlijo njihovo skrivnost.

Res je, da imajo črne luknje še eno teoretično predvideno lastnost, ki bi jih morda omogočila videti. Vendar pod enim pogojem: masa črne luknje mora biti veliko manjša od mase Sonca.

ČRNA LUKNJA JE LAHKO "BELA"

Črne luknje so dolgo veljale za utelešenje teme, objekte, ki v vakuumu, ob odsotnosti absorpcije snovi, ne sevajo ničesar. Vendar pa je leta 1974 slavni angleški teoretik Stephen Hawking pokazal, da je črnim luknjam mogoče pripisati temperaturo in morajo zato sevati.

V skladu s koncepti kvantne mehanike vakuum ni praznina, ampak nekakšna "pena prostora-časa", mešanica virtualnih (v našem svetu neopazljivih) delcev. Vendar so kvantne fluktuacije energije sposobne "vrči" par delec-antidelec iz vakuuma. Na primer, ko trčita dva ali trije kvanti gama, se bosta elektron in pozitron pojavila kot iz nič. Ta in podobni pojavi so bili večkrat opaženi v laboratorijih.

Prav kvantna nihanja določajo procese sevanja črnih lukenj. Če je par delcev z energijami E in -E(skupna energija para je nič), nastane v bližini Schwarzschildove krogle, bo nadaljnja usoda delcev drugačna. Lahko se uničijo skoraj takoj ali pa gredo skupaj pod horizont dogodkov. V tem primeru se stanje črne luknje ne bo spremenilo. Če pa gre le en delec pod obzorje, bo opazovalec opazil drugega in zdelo se mu bo, da ga je ustvarila črna luknja. V tem primeru črna luknja, ki je absorbirala delec z energijo -E, bo zmanjšal svojo energijo, z energijo pa E- porast.

Hawking je izračunal hitrosti, s katerimi potekajo vsi ti procesi, in prišel do zaključka, da je verjetnost absorpcije delcev z negativno energijo večja. To pomeni, da črna luknja izgubi energijo in maso – izhlapi. Poleg tega seva kot popolnoma črno telo s temperaturo T = 6 . 10 -8 M z / M kelvini, kje M c je masa Sonca (2,1033 g), M je masa črne luknje. Ta preprosta povezava kaže, da je temperatura črne luknje z maso, ki je šestkrat večja od Sončeve, stomilijontka stopinje. Jasno je, da tako hladno telo ne seva praktično nič in vsi zgornji argumenti ostajajo veljavni. Še ena stvar - mini luknje. Preprosto je videti, da so z maso 10 14 -10 30 gramov segreti na več deset tisoč stopinj in so belo vroče! Vendar je treba takoj opozoriti, da z lastnostmi črnih lukenj ni nobenih protislovij: to sevanje oddaja plast nad Schwarzschildovo kroglo in ne pod njo.

Torej črna luknja, za katero se je zdelo, da je za vedno zamrznjen predmet, prej ali slej izgine in izhlapi. Še več, ko "hujša", se stopnja izhlapevanja poveča, vendar še vedno traja izjemno dolgo. Ocenjuje se, da bi morale mini luknje s težo 10 14 gramov, ki so se pojavile takoj po velikem poku pred 10-15 milijardami let, do našega časa popolnoma izhlapeti. Na zadnji korak V času njihovega življenja njihova temperatura doseže kolosalno vrednost, zato morajo biti produkti izhlapevanja delci izjemno visoke energije. Možno je, da prav oni ustvarjajo široke atmosferske plohe – EAS v zemeljski atmosferi. Vsekakor je izvor nenormalno visokoenergijskih delcev še en pomemben in zanimiv problem, ki ga je mogoče tesno povezati s prav tako vznemirljivimi vprašanji fizike črnih lukenj.

V analizi gibanja delcev, ki vstopajo v črno luknjo, ki jo je marca objavil Nikodim Poplavsky z univerze Indiana Bloomington, je bilo dokazano, da lahko znotraj vsake črne luknje obstaja drugo vesolje. "Mogoče so ogromne črne luknje v središču Rimske ceste in drugih galaksij 'mostovi' med različnimi vesolji," pravi Poplavsky. Če je to res in je to velik "če", nič ne izključuje, da je tudi naše vesolje znotraj črne luknje.

V Einsteinovi splošni teoriji relativnosti (GR) je notranjost črnih lukenj območja, kjer gostota snovi doseže neskončnost. Ne glede na to, ali je singularnost dejanska točka neskončne gostote ali le matematična dvoumnost v splošni teoriji relativnosti, se Einsteinove enačbe "zrušijo" v črno luknjo. V vsakem primeru spremenjena različica Einsteinovih enačb, ki jo je uporabil Poplavsky, popolnoma odpravi singularnost.

Za svojo analizo se je Poplavsky obrnil na različico enačb Einstein Cartan-Keeble-Scyam (KKS) teorije gravitacije. Za razliko od Einsteinovih enačb CCS teorije gravitacije upošteva spin ali kotno količino osnovnih delcev. Z upoštevanjem vrtenja postane mogoče izračunati prostorsko-časovno geometrijo črne luknje.

Ko gostota snovi doseže velikanske razsežnosti (več kot 1050 kilogramov na kubični meter) znotraj črne luknje se torzija pojavi kot sila, ki je enakovredna gravitaciji. To preprečuje vprašanja o neomejenem času stiskanja za doseganje neskončne gostote. Namesto tega, pravi Poplavsky, se snov reorganizira in začne znova širiti.

Poplavsky je te ideje uporabil za model obnašanja prostora-časa znotraj črne luknje. Scenarij spominja na to, kar se zgodi, ko stisneš vzmet: Poplavsky je izračunal, da sprva gravitacija premaga odbojne in torzijske sile ter ohranja snov v stiskanju, sčasoma pa odbojna sila postane tako močna, da se snov preneha stiskati in se reorganizira. Izračuni Poplavskega kažejo, da se prostor-čas znotraj črne luknje razširi do približno 1,4-krat v primerjavi z najmanjša velikost v samo 10-46 sekundah.

Ta osupljivo hiter odboj, pravi Poplavsky, bi lahko bil vzrok za širitev vesolja, ki ga vidimo danes.

Kako vemo, da živimo v črni luknji? No, vrteča se črna luknja bi dala nekaj vrtenja v prostor-času znotraj sebe in to bi se pokazalo kot "ugodna smer" v našem vesolju, pravi Poplavsky. Ta želena smer bi kršila lastnost prostorčasa, imenovano Lorentzova simetrija, ki povezuje prostor in čas. Predlagano je bilo, da bi lahko takšne motnje povzročila opažena nihanja nevtrinov iz ene vrste v drugo.

Na žalost nima smisla iskati druge svetove znotraj črnih lukenj. Ko se črni luknji približujete, je zaradi povečanja gravitacijskega polja čas vedno počasnejši. Tako se bo zunanjemu opazovalcu vsako novo vesolje v notranjosti prikazalo šele po neskončnem preteku časa.