Новый взгляд на все объекты во Вселенной, которая может быть черной дырой

Наиболее полное представление об истории Вселенной из когда-либо созданных было получено исследователями Австралийского национального университета (ANU) — Чарльзом Лайнуивером и Виханом Пателем. Исследование также предлагает новые идеи о том, как могла возникнуть наша Вселенная.

Ученые использовали логарифмический график, потому что ничто другое не могло охватить многие порядки величин как по размеру, так и по массе между очень маленькими и очень большими. Некоторые области «запрещены» известными законами, или где «квантовая механика размывает саму природу того, что на самом деле означает быть единичным объектом».

Пожалуй, самая значительная часть схемы — это черная линия, отделяющая область, помеченную как «запретная гравитацией», от пространства, населенного знакомыми объектами. Вдоль этой линии расположены черные дыры.

«Чем больше масса черной дыры, тем ниже ее плотность», — объясняют исследователи. Хотя левая часть линии является теоретической, ученые наблюдали диапазон размеров черных дыр от остатков коллапсирующих звезд до крупнейших сверхмассивных черных дыр, и эта закономерность установлена ​​и понята.

Однако, следуя по линии вверх, мы узнаем, что вся наблюдаемая Вселенная – область, находящаяся в пределах «радиуса Хаббла», также находится на этой линии. Другими словами, если бы черная дыра была такого же размера, как видимая нами Вселенная, она имела бы такую ​​же плотность, как и Вселенная. Является ли тогда Вселенная черной дырой? И если да, то что это значит?

Ученые отмечают, что они не первые, кто задается вопросом, может ли вся Вселенная быть черной дырой, хотя другие пришли к этой идее разными способами.

Их мера массы включает темную материю и темную энергию (поскольку энергия и масса взаимозаменяемы ). По мере того как Вселенная в радиусе Хаббла увеличивалась в размерах, увеличивалась и общая масса/энергия благодаря увеличению темной энергии. Тот факт, что Вселенная также находилась на линии миллиарды лет назад, когда радиус Хаббла был намного меньше, делает менее вероятным, что ее положение на линии является совпадением.

Ученые отмечают, что вокруг наблюдаемой Вселенной существует горизонт событий, точно так же, как и вокруг черной дыры, и это лишь одна из параллелей между ними.

Однако Чарльз Лайнуивер также подчеркнул, что Вселенная, являющаяся черной дырой, требует предположения, что все за пределами радиуса Хаббла представляет собой пространство Минковского с нулевой плотностью (вакуум для большинства из нас). «Вселенная может быть вывернутой наизнанку черной дырой», — добавил он. В целом он считает, что этот вопрос требует значительно большего обдумывания.

Препятствием для ответа на вопрос, является ли Вселенная черной дырой или, по крайней мере, чем-то связанным с ней, является то, что мы не знаем, какова внутренняя часть черной дыры. «Ничто не может существовать слева [от линии черной дыры]», — сказал Чарльз Лайнвивер. «Но разве центр черной дыры не может быть более плотным, чем сама черная дыра? О центре мы ничего не знаем».

Как отметили Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз, общая теория относительности и квантовая механика дают разные ответы на подобные вопросы, и противоречие до сих пор не снято.

График также поднимает вопросы о природе зарождения Вселенной. «На меньшем конце место, где встречаются квантовая механика и общая теория относительности, — это наименьший возможный объект — инстантон», — сказал Вихан Патель. «Этот график предполагает, что Вселенная могла возникнуть как инстантон (черная дыра планковской массы), имеющий определенный размер и массу, а не как сингулярность, которая является гипотетической точкой бесконечной плотности и температуры».

Хотя термин «сингулярность» в общественном сознании гораздо больше ассоциируется с Большим взрывом, ученые отметили, что люди должны лучше познакомиться с инстантоном, который они считает более правдоподобной моделью происхождения Вселенной.