Czy każda czarna dziura zawiera osobny Wszechświat? Tak sugerują nowe równania.

Wszechświaty równoległe, superwszechświat pączkujący, czy czarne dziury jako mosty do innych rzeczywistości - to dość niemłode już pomysły naukowców (oraz twórców literatury Science Fiction). Ukazała się właśnie praca naukowa sugerująca, że czarne dziury naprawdę mogą być bramami do tzw. wszechświatów potomnych.  Jest o tyle ciekawa, że po raz pierwszy możliwość taką wyraźnie pokazują rozwiązania OTW.

Rozwiązania matematyczne znalezione przez fizyka Nikodema Poplawskiego o (prawdopodobnie) polskim pochodzeniu, na co dzień pracującego na Uniwersytecie stanu Indiana, opisują model ruchu spiralnego materii spadającej w kierunku osobliwości. Równania sugerują, że w tym przypadku tunele czasoprzestrzenne są realną alternatywą dla osobliwości czasoprzestrzennych, które zdaniem Alberta Einsteina znajdują się w centrach czarnych dziur. W modelu tym czarna dziura jest dosłownie tunelem między wszechświatami, a pochłaniania przez nią materia nie zapada się do punktu, a raczej staje się “białą dziurą” (lub czymś na kształt nowego Wielkiego wybuchu) na drugim jego końcu.

Ogólna Teoria względności mówi, że osobliwości kosmiczne nie zajmują przestrzeni, a do tego są nieskończenie gęste i gorące.  Koncepcja ta jest poparta wieloma pośrednimi dowodami, ale wciąż jest dla wielu naukowców  - i nie tylko nich - trudna do zrozumienia i zaakceptowania. Czy jednak teoria Poplawskiego faktycznie brzmi dużo lepiej? Zgodnie z jego rozwiązaniami równań Einsteina materia pozornie pochłaniana przez czarne dziury nie ulega całkowitemu zniszczeniu, ale staje się budulcem dla galaktyk, gwiazd i planet "gdzieś w innym wszechświecie". Teoretycznie więc idea ta rozwiązuje niektóre zagadki współczesnej kosmologii, w tym pochodzenie osobliwości, z której rozpoczął się Wielki Wybuch.

Naukowcy nie mają obecnie satysfakcjonującego wyjaśnienia tego, w jaki sposób mogłaby ona właściwie powstać. Jeśli jednak nasz Wszechświat został zapoczątkowany przez “białą dziurę” (końcówkę tunelu utworzonego gdzieś indziej przez czarną dziurę), po części tłumaczy to problem osobliwości Wielkiego Wybuchu. Tunele mogą także wyjaśniać istnienie błysków Gamma, najpotężniejszych eksplozji zachodzących obecnie w kosmosie. Błyski te pojawiają się na obrzeżach znanego nam Wszechświata. Wydają się być związane z supernowymi lub wybuchami gwiazd w odległych galaktykach, ale ich źródło jest wciąż zagadką. Popławski sugeruje, że wybuchy te mogą być wyładowaniami materii pochodzącej z innych wszechświatów. (Nie do końca wiemy jednak, czemu czarne dziury miałyby raz generować całkiem nowe kosmosy, ale już kiedy indziej “tylko” duże błyski Gamma w naszym własnym kosmosie!)

Tunele pomiędzy wszechświatami mogą tłumaczyć coś jeszcze: zjawisko inflacji. Według modelu standardowego na krótko po powstaniu Wszechświata doszło do gwałtownego przyśpieszenia jego ekspansji. Rozszerzał się on wówczas z prędkością większą niż prędkość światła. Ekspansja rozciągnęła go wtedy z rozmiaru mniejszego niż atom do rozmiarów kosmicznych. Dlatego też obserwowany dziś kosmos wydaje się płaski: z naszego punktu widzenia jest on po prostu bardzo duży, podobnie jak kula ziemska, która tylko wydaje się płaska dla obserwatora stojącego w polu. Ale nie do końca wiemy, skąd wzięła się kosmiczna inflacja w dziejach Wszechświata. Co ją spowodowało> Poplawski uważa, że mogła to być pewna ilość nietypowej materii, różniącej się znacznie od zwykłej materii zasysanej przez czarną dziurę będącą początkiem “naszego” Wielkiego Wybuchu. Sugeruje, że ta egzotyczna materia mogła powstać wtedy, gdy generacje pierwszych masywnych gwiazd innego wszechświata zapadły się w sobie do postaci czarnych dziur i w efekcie stały się tunelami prowadzącymi do wszechświatów potomnych - z inflacją.

Czy takie teoretyczne rozważania mają w ogóle naukowy sens? Podobne hipotezy stawiano już wcześniej, jednak omawiana publikacja Poplawskiego idzie o krok dalej. Nowością jest tu konkretne rozwiązanie czasoprzestrzenne w Ogólnej Teorii Względności, w którym po raz pierwszy pojawia się matematyczny twór reprezentujący przejście od zewnętrznej czarnej dziury do nowego, wewnętrznego wszechświata. “W naszym poprzednim artykule spekulowaliśmy, że takie rozwiązanie może istnieć, ale to Popławski znalazł rzeczywiste rozwiązanie” - powiedział inny fizyk zajmujący się omawianą tematyką, Damien Easson.

Z kolei Andreas Albrecht z University of California uważa, że nowa teoria Poplawskiego jest bardzo interesująca, ale nie stanowi przełomu w wyjaśnianiu pochodzenia Wszechświata. Z pewnością ma wiele racji: nawet jeśli cały nasz Wszechświat jest wynikiem istnienia czarnej dziury egzystującej w jakiejś innej rzeczywistości, to teoria ta nie jest w stanie wytłumaczyć, skąd i jak powstawał “pierwotny”, nadrzędny wszechświat z pierwszymi czarnymi dziurami.

Co ciekawe, istnieje co najmniej jeden sposób na obserwacyjne sprawdzenie teorii Popławskiego. Większość czarnych dziur w naszym Wszechświecie rotuje, a jeśli sam Wszechświat narodził się w podobnej, obracającej się czarnej dziurze, to powinien również odziedziczyć po niej swój ruch obrotowy. Jeśli więc przyszłe eksperymenty i obserwacje ujawnią, że Wszechświat faktycznie obraca się w wyróżnionym kierunku, będzie to pośredni dowód potwierdzający tę hipotezę.

 

Czytaj więcej:

 

Źródło: NationalGeographic,

Na zdjęciu: Sagittarius A* - centrum Drogi Mlecznej, w którym znajduje się masywna czarna dziura, i "echa świetlne" zaznaczone elipsami. Źródło: NASA-Chandra X-Ray Observatory.