Distribuția materiei întunecate în grupul galactic Abell 3827 apare ca linii de contur albastre în această fotografie de Telescopul spațial Hubble.
(Imagine: © ESO / R. Massey)
Gurile albe, care sunt teoretic exact opusele găurilor negre, ar putea constitui o porțiune majoră a misterioasei materii întunecate despre care se crede că alcătuiesc cea mai mare parte a materiei din univers, constată un nou studiu. Și unele dintre aceste găuri albe bizare ar putea chiar să devină Big Bang, au spus cercetătorii.
Găurile negre posedă atrageri gravitaționale atât de puternice încât nici măcar lumina, cel mai rapid lucru din univers, nu le poate scăpa. Limita sferică invizibilă care înconjoară miezul unei găuri negre care marchează punctul său de neîntoarcere este cunoscută ca orizontul evenimentului. [Imagini: găurile negre ale universului]
O gaură neagră este o predicție a teoriei relativității generale a lui Einstein. Un altul este cunoscut sub numele de gaură albă, care este ca o gaură neagră în sens invers: în timp ce nimic nu poate scăpa de la orizontul evenimentului unei găuri negre, nimic nu poate intra în orizontul evenimentului unei găuri albe.
Cercetările anterioare au sugerat că găurile negre și găurile albe sunt conectate, materia și energia căzând într-o gaură neagră care ar putea ieși dintr-o gaură albă, fie în altă parte din cosmos, fie în alt univers în întregime. În 2014, Carlo Rovelli, fizician teoretic la Universitatea Aix-Marsilia din Franța, și colegii săi au sugerat ca găurile negre și cele albe să poată fi conectate într-un alt mod: atunci când găurile negre mor, acestea ar putea deveni găuri albe.
În anii '70, fizicianul teoretician Stephen Hawking a calculat că toate găurile negre ar trebui să evaporeze masa prin emiterea de radiații. Găurile negre care pierd mai multă masă decât câștigă se așteaptă să se micșoreze și, în final, să dispară.
Cu toate acestea, Rovelli și colegii săi au sugerat că găurile negre care se micșorează nu ar putea dispărea dacă țesătura spațiului și a timpului ar fi cuantice - adică făcute din cantități indivizibile cunoscute sub numele de quanta. Spațiul-timp este cuantic în cercetarea care încearcă să unească relativitatea generală, care poate explica natura gravitației, cu mecanica cuantică, care poate descrie comportamentul tuturor particulelor cunoscute, într-o singură teorie care poate explica toate forțele universului. .
În studiul din 2014, Rovelli și echipa sa au sugerat că, odată ce o gaură neagră s-a evaporat până la un grad în care nu s-a mai putut micsora, deoarece spațiul-timp nu a putut fi stors în nimic mai mic, gaura neagră muribundă va reveni apoi pentru a forma un alb gaură.
"Ne-am împiedicat de faptul că o gaură neagră devine o gaură albă la sfârșitul evaporării", a spus Rovelli pentru Space.com.
În ziua de azi, se consideră că găurile negre se formează atunci când stelele masive mor în explozii uriașe cunoscute sub numele de supernove, care își comprimă cadavrele în punctele infinit de dense cunoscute sub numele de singularități din inimile găurilor negre. Rovelli și colegii săi au estimat anterior că ar fi nevoie de o gaură neagră cu o masă egală cu cea a soarelui, aproximativ un sfert de ori de vârsta curentă a universului pentru a se transforma într-o gaură albă. [Supernova Fotografii: Imagini grozave cu Star Explosions]
Cu toate acestea, lucrările anterioare din anii '60 -'70 au sugerat că găurile negre ar fi putut avea originea într-o secundă după Big Bang, din cauza fluctuațiilor aleatorii ale densității în universul nou-născut în expansiune fierbinte. Zonele în care aceste fluctuații concentrează materia împreună s-ar fi putut prăbuși pentru a forma găuri negre. Aceste așa-numite găuri negre primordiale ar fi mult mai mici decât găurile negre cu masa stelară și ar fi putut muri pentru a forma găuri albe în timpul vieții universului, au remarcat Rovelli și colegii săi.
Chiar și găurile albe cu diametre microscopice ar putea fi încă destul de masive, la fel cum găurile negre mai mici decât un bob de nisip pot cântări mai mult decât luna. Acum, Rovelli și coautorul studiului Francesca Vidotto, de la Universitatea din Țara Bascilor din Spania, sugerează că aceste găuri albe microscopice ar putea constitui materie întunecată.
Deși materia întunecată se crede că formează cinci șesimi din toată materia din univers, oamenii de știință nu știu din ce este făcut. După cum sugerează și numele său, materia întunecată este invizibilă; nu emite, nu reflectă sau chiar blochează lumina. Drept urmare, în prezent, materia întunecată poate fi urmărită doar prin efectele sale gravitaționale asupra materiei normale, cum ar fi cea care formează stele și galaxii. Natura materiei întunecate este în prezent unul dintre cele mai mari mistere din știință.
Densitatea locală a materiei întunecate, așa cum sugerează mișcarea stelelor lângă soare, este de aproximativ 1 la sută din masa soarelui per parsec cubic, care este de aproximativ 34,7 ani-lumină cubă. Pentru a ține cont de această densitate cu găuri albe, oamenii de știință au calculat că o mică gaură albă - mult mai mică decât un proton și aproximativ o milionime de grame, care este egală cu aproximativ masa de „o jumătate de centimetru de păr uman”, Rovelli a spus - este nevoie la 2.400 de mile cubice (10.000 de kilometri cubi).
Aceste găuri albe nu ar emite nicio radiație și, deoarece sunt mult mai mici decât o lungime de undă a luminii, acestea ar fi invizibile. În cazul în care un proton ar fi afectat una dintre aceste găuri albe, gaura albă "ar fi pur și simplu să sară departe", a spus Rovelli. „Nu pot înghiți nimic”. Dacă o gaură neagră ar întâlni una dintre aceste găuri albe, rezultatul ar fi o singură gaură neagră mai mare, a adăugat el. Ca și cum ideea unor găuri albe invizibile și microscopice din zorii timpului nu ar fi suficient de sălbatică, Rovelli și Vidotto au sugerat în continuare că unele găuri albe din acest univers ar putea de fapt să predea Big Bang-ului. Cercetările viitoare vor explora modul în care astfel de găuri albe dintr-un univers anterior ar putea ajuta să explice de ce timpul curge doar înainte în acest univers actual și nu și în sens invers, a spus el.
Rovelli și Vidotto și-au detaliat rezultatele online pe 11 aprilie într-o lucrare trimisă la concursul anual al Gravity Research Foundation pentru eseuri despre gravitație.
