Az Abell 3827 galaxis klaszterében a sötét anyag eloszlása kék kontúrvonalakként jelenik meg a Hubble Űrtávcső fényében.
(Kép: © ESO / R. Massey)
Egy új tanulmány szerint a fehér lyukak, amelyek elméletileg a fekete lyukak pontos ellentétei, a titokzatos sötét anyag nagy részét képezik, amelyről azt gondolják, hogy az univerzumban az anyag legnagyobb részét képezik. És ezek a furcsa fehér lyukak még a nagyrobbanást megelőzően is állíthatták - mondta a kutatók.
A fekete lyukak olyan erős gravitációs húzással rendelkeznek, hogy még a fény sem, az univerzum leggyorsabb eleme sem tudja megmenekülni tőlük. A fekete lyuk magját körülvevő, láthatatlan gömb alakú határvonalat, amely jelzi annak visszatérési pontját, eseményhorizontnak nevezzük. [Képek: Az univerzum fekete lyukak]
A fekete lyuk Einstein általános relativitáselméletének egyik előrejelzése. Egy másik fehér lyukként ismert, amely olyan, mint egy fordított fekete lyuk: Noha semmi sem tud menekülni a fekete lyuk eseményhorizontjából, semmi sem léphet be a fehér lyuk eseményhorizontjába.
A korábbi kutatások azt sugallták, hogy a fekete lyukak és a fehér lyukak kapcsolódnak egymáshoz, és az anyag és az energia beleesik egy fekete lyukba, amely potenciálisan egy fehér lyukból származhat akár a kozmosz valahol másutt, akár egy másik univerzumban. 2014-ben Carlo Rovelli, a franciaországi Aix-Marseille Egyetem elméleti fizikusa és kollégái azt javasolták, hogy a fekete lyukakat és a fehér lyukakat más módon lehessen összekapcsolni: Amikor a fekete lyukak meghalnak, fehér lyukakká válhatnak.
Az 1970-es években Stephen Hawking elméleti fizikus kiszámította, hogy minden fekete lyuknak sugárzás kibocsátásával el kell párolnia a tömeget. A fekete lyukak, amelyek elveszítik a tömegüket, mint amennyit elnyernek, várhatóan zsugorodnak és végül eltűnnek.
Rovelli és munkatársai azonban azt állították, hogy a zsugorodó fekete lyukak nem tűnhetnek el, ha a tér és az idő szöge kvantum - azaz oszthatatlan mennyiségekből áll, amelyeket kvantának hívnak. A téridő kvantum azokban a kutatásokban, amelyek célja az általános relativitáselmélet egyesítése, amely megmagyarázza a gravitáció természetét, a kvantummechanikával, amely leírja az összes ismert részecske viselkedését, egyetlen elméletbe, amely megmagyarázza az univerzum összes erejét .
A 2014. évi tanulmányban Rovelli és csapata azt javasolta, hogy ha egy fekete lyuk olyan mértékben elpárolgott, hogy az már nem tud tovább zsugorodni, mivel a tér-időt nem lehetett kisebb méretűre összenyomni, akkor a haldokló fekete lyuk visszapattan, és így fehér lesz. lyuk.
"Megbotlottunk azzal a ténnyel, hogy egy fekete lyuk fehéreské válik a párolgás végén" - mondta Rovelli a Space.com-nak.
Manapság úgy gondolják, hogy a fekete lyukak akkor alakulnak ki, amikor a hatalmas csillagok hatalmas robbanásokban halnak meg, amelyeket szupernóváknak neveznek, és amelyek holttestüket a fekete lyukak szívében a végtelen sűrűségű pontokba szorítják, amelyeket szingularitásnak hívnak. Rovelli és munkatársai korábban úgy becsülik, hogy a világegyetem jelenlegi korszakának körülbelül négyszörösszeresére eső fekete lyuk átengedése szükséges, ha a nap tömege megegyezik a fehér lyukkal. [Supernova Fotók: Csillagrobbanások nagyszerű képei]
Az 1960-as és 1970-es években végzett korábbi munkák azonban azt sugallták, hogy a fekete lyukak a Big Bang után másodpercen belül is kialakulhattak, a sűrűség véletlenszerű ingadozása miatt a forró, gyorsan bővülő újszülött univerzumban. Azok a területek, ahol ezek az ingadozások az anyagot együttesen összeomlották, hogy fekete lyukakat képezzenek. Ezek az úgynevezett ősi fekete lyukak sokkal kisebbek lennének, mint a csillagtömegű fekete lyukak, és meghalhattak volna, hogy fehér lyukakat képezzenek az univerzum életében, jegyezte meg Rovelli és munkatársai.
Még a mikroszkópos átmérőjű fehér lyukak is meglehetősen hatalmasak lehetnek, ugyanúgy, mint egy homokszemnél kisebb fekete lyukak jobbak lehetnek, mint a hold. Most Rovelli és a tanulmány társszerzője, Francesca Vidotto, a spanyol Baszkföld Egyetem azt sugallják, hogy ezek a mikroszkópos fehér lyukak alkothatják a sötét anyagot.
Noha a sötét anyagot úgy gondolják, hogy az univerzum összes anyagának öthatodát teszik ki, a tudósok nem tudják, miből készül. Amint a neve is sugallja, a sötét anyag láthatatlan; nem bocsát ki, nem tükrözi, vagy akár nem blokkolja a fényt Ennek eredményeként a sötét anyagot jelenleg csak a normál anyagokra gyakorolt gravitációs hatása révén lehet nyomon követni, például a csillagok és galaxisok felépítésén keresztül. A sötét anyag jellege jelenleg a tudomány egyik legnagyobb rejtélye.
A sötét anyag helyi sűrűsége, ahogyan azt a csillagok a nap melletti mozgása is sugallja, körülbelül a százalékarányú nap tömegére vonatkozik egy köbcsaponként, ami körülbelül 34,7 köbös fényév. A fehér lyukakkal ellátott sűrűség figyelembe vétele érdekében a tudósok kiszámították, hogy egy apró fehér lyuk - sokkal kisebb, mint egy proton és körülbelül egy milliomod gramm, ami megegyezik az "emberi haj fél hüvelyk" tömegének, Rovelli - mondta 2400 köbméterre (10 000 köbkilométerre).
Ezek a fehér lyukak nem bocsátanak ki sugárzást, és mivel sokkal kisebbek, mint a fény hullámhossza, láthatatlanok lennének. Ha egy proton valóban befolyásolja e fehér lyukak egyikét, akkor a fehér lyuk "egyszerűen el fog ugrani" - mondta Rovelli. "Nem tudnak lenyelni semmit." Ha egy fekete lyukba ütközne ezeknek a fehér lyukaknak az egyike, az eredmény egy nagyobb fekete lyuk lesz - tette hozzá. Mintha a láthatatlan, mikroszkópos fehér lyukak gondolata nem volt elég vad, Rovelli és Vidotto tovább javasolta, hogy ezen a világegyetemben néhány fehér lyuk valóban megelőzheti a Nagyrobbanást. A jövőbeli kutatások azt vizsgálják, hogy az előző világegyetemből származó ilyen fehér lyukak hogyan magyarázhatják, hogy az idő miért csak a jelenlegi univerzumban halad előre, és nem fordítva is.
Rovelli és Vidotto online április 11-én részletezte megállapításait egy olyan cikkben, amelyet a Gravitációs Kutatási Alapítvány éves gravitációs esszé-versenyére nyújtottak be.
