Черните дупки се взривяват и се превръщат в бели

В отговор на предложената през октомври 2013 година теория за безсмъртието на черните дупки астрофизиците са издигнали друга версия.

Според авторите на ново изследване черните дупки се взривяват и превръщат в бели дупки, които изхвърлят всичката тази материя, енергия и информация, която са засмукали в предишния етап от своята еволюция.

Тази хипотеза е основана на още недоказаната и много спорна теория на квантовата гравитация. Но астрофизиците теоретици смятат, че моделът на белите дупки може да даде отговор на вълнуващия въпрос: разрушават ли черните дупки всичката тази материя, която засмукват в себе си, и наистина ли безвъзвратно поглъщат информацията.

Според новия модел „бялата дупка“ ще се взривява и изхвърля материала, попаднал някога в черната дупка. Изследователите смятат, че преходът от черна към бяла дупка става веднага след началното формиране на черната дупка, но тъй като гравитацията разтегля времето, страничните наблюдатели биха видели, че черната дупка живее милиарди години, в зависимост от нейния размер, докато всъщност тя отдавна е еволюирала.

Ако тази хипотеза е вярна, то малките черни дупки, които са се образували в най-ранната история на Вселената, сега се взривяват като гигантски фойерверки. Те могат да бъдат източници на тайнственото космическо високоенергийно лъчение.

Това, което днес астрономите смятат за изблици на свръхнови, всъщност може да е „последното издихание“ на черните дупки, които са се формирали скоро след Големия взрив.

Напомняме, че теорията на относителността на Айнщайн гласи: когато умиращата звезда колапсира, тя стига до тази точка, когато колапсът вече е необратим и никоя природна сила не може да го спре. Именно в този момент звездата се превръща в черна дупка, която засмуква материята и дори светлината, озовали се наблизо.

Както предсказва общата теория на относителността, колапсът води до образуването на точка на сингулярност, изкривяваща пространство-времето. В тази точка материята ще бъде безкрайно плътна, а пространството – безкрайно огънато. Според идеята в такава област законите на физиката не би трябвало да действат изобщо.

Много учени смятат, че на даден етап в този процес трябва да встъпват в сила квантово-гравитационните ефекти, които не позволяват да се появи нищо безкрайно. Един от водещите подходи към сливането на квантовата теория и теорията на гравитацията е предложен от физика теоретик Карло Ровели от университета „Екс Марсел“ във Франция.

Той смята, че се квантува не само гравитацията, но и самото пространство-време – то се състои от малки примки, които е невъзможно да се разделят на нещо по-малко. Примките в „примковата квантова гравитация“ са толкова малки, че за всеки наблюдател пространство-времето ще изглежда гладко и непрекъснато. Ровели, който е водещ автор на новото изследване, е изчислил, че примковата структура на Вселената противоречи на необратимия колапс на черната дупка.

Според новия модел колапсиращата звезда трябва да достига стадий, при който тя не може да се свива повече, тъй като примките не могат да бъдат свити до по-малък размер от този, който имат. Вместо това те ще оказват налягане. Ще настъпи квантов скок, превръщащ черната дупка в бяла.

„Вместо да бъде покрита с истински хоризонт на събитията, черната дупка крие събитията в себе си с така наречения видим хоризонт“, разказва Ровели. В това той е съгласен с наскоро издигнатата от Стивън Хокинг теория за отсъствието на хоризонт на събитията на черните дупки, тъй като неговото съществуване противоречи на законите на квантовата механика.

Някои привърженици на хипотезата „примкова квантова гравитация“ дори са провели аналогични изчисления за цялата Вселена. Те са показали, че в такъв случай Големият взрив всъщност е бил голям квантов скок.

„Даже смятам, че такъв модел на историята на Вселената повече прилича на истина. Ние с колегите открихме, че процесът на трансформация може напълно да протича в ограничена област от пространство-времето. А всичко, което лежи извън пределите на тази област, се подчинява на класическите закони на Айнщайн“, казва Ровели.

Остава отворен въпросът за това, колко време изминава, преди черната дупка да колапсира в бяла. Ровели смята, че този процес протича за няколко хилядни части от секундата, макар че, както беше споменато по-горе, за страничния наблюдател може да изглежда, че всичко се случва значително по-бавно.

Ако времето за страничния наблюдател течеше по-бързо, то всички някога формирали се черни дупки трябваше да са се взривят и изчезват, което противоречи на астрофизичните наблюдения. От друга страна, ако времето за наблюдения е прекалено дълго, то превръщането в бяла дупка би било нелогично, тъй като черните дупки отдавна трябва да са се изпарили поради лъчението на Хокинг.

Сроковете на трансформация на черните дупки в следващия им еволюционен стадий зависи не само от масата, но и от скоростта на тяхното въртене. Учените отдавна подозират, че гигантските черни дупки, криещи се в центровете на галактиките, се въртят по-бързо и израстват по-големи, тъй като постоянно се „хранят“ с газ, прах, звезди и друга материя.

Но до 2013 година дори приблизителната скорост на въртене на масивните обекти беше неизвестна. През февруари 2014 г. екип изследователи от Харвард-Смитсъниънския център по астрофизика установи, че скоростта на черните дупки е около 80% от скоростта на светлината във вакуум, или около милиард км в час.

Това изследване било първото еднозначно измерване на скоростта на въртене на черните дупки. Разбирането колко бързо или бавно се въртят тези обекти около своята ос дава представа и за това как се формират те.

Впрочем установената цифра дала на учените само опорна точка – точната скорост на въртене на свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика и досега не е определена. Освен случайни изблици, този обект не изпуска никакво забележимо лъчение.

Измерването на скоростта на въртене на черните дупки и съотнасянето на тези цифри с показателите на масата може да разкрие определени несъответствия. Тези несъответствия ще посочат възможното наличие на бели дупки, рязко изпускащи материя и енергия. Макар че тяхното съществуване както и преди се намира под голям въпрос.

Изследването на Ровели и колегите му е представено в статия на сайта arXiv.org.