Na tej fotografiji vesoljski teleskop Hubble je na tej fotografiji razporejena temna snov v galaksiji grozdja Abell 3827 kot modre konturne črte.
(Slika: © ESO / R. Massey)
Nova raziskava je pokazala, da bi bele luknje, ki so teoretično nasprotje črnih lukenj, predstavljale velik del skrivnostne temne snovi, ki naj bi sestavljala večino materije v vesolju. In nekatere od teh bizarnih belih lukenj so morda celo pred velikim praskom, so povedali raziskovalci.
Črne luknje imajo gravitacijske vleke tako močne, da jim ne uide niti svetloba, najhitrejša stvar v vesolju. Nevidna sferična meja, ki obdaja jedro črne luknje, ki označuje njeno vrnitev, je znana kot njeno obzorje dogodkov. [Slike: Črne luknje vesolja]
Črna luknja je ena napoved Einsteinove teorije splošne relativnosti. Druga je znana kot bela luknja, ki je podobna črni luknji v vzvratni smeri: ker iz obzorja dogodka črne luknje nič ne more uiti, nič ne vstopi v obzorje dogodkov bele luknje.
Prejšnje raziskave kažejo, da so črne in bele luknje povezane, s tem, da snov in energija padeta v črno luknjo, ki izhaja iz bele luknje bodisi nekje drugje v kozmosu ali v drugem vesolju. Leta 2014 je Carlo Rovelli, teoretični fizik z univerze Aix-Marseille v Franciji, in njegovi sodelavci predlagali, da bi se črne in bele luknje lahko povezale na drug način: Ko črne luknje umrejo, lahko postanejo bele luknje.
V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je teoretični fizik Stephen Hawking izračunal, da bi morale vse črne luknje izhlapeti s sevanjem sevanja. Pričakuje se, da se bodo črne luknje, ki izgubijo več mase, kot jih pridobijo, skrčile in na koncu izginile.
Vendar sta Rovelli in njegovi sodelavci predlagali, da krčenje črnih lukenj ne bi moglo izginiti, če bi bila tkanina prostora in časa kvantna - torej narejena iz nedeljivih količin, znanih kot kvant. Prostor-čas je kvantna v raziskavah, ki si prizadeva združiti splošno relativnost, ki lahko razloži naravo gravitacije, s kvantno mehaniko, ki lahko opiše vedenje vseh znanih delcev, v enotno teorijo, ki lahko razloži vse sile vesolja .
V študiji iz leta 2014 sta Rovelli in njegova ekipa predlagala, da ko črna luknja izhlapi do te mere, da je ne bi mogla več skrčiti, ker prostora in časa ne bi bilo mogoče stisniti v kaj manjšega, bi se umirajoča črna luknja nato uprla v belo luknja.
"Naleteli smo na dejstvo, da na koncu izhlapevanja črna luknja postane bela luknja," je Rovelli povedal za Space.com.
Danes naj bi se črne luknje oblikovale, ko ogromne zvezde umrejo v velikanskih eksplozijah, znanih kot supernove, ki trupla stisnejo v neskončno goste točke, znane kot posebnosti na srcih črnih lukenj. Rovelli in njegovi sodelavci so prej ocenili, da bo za črno luknjo, ki je enaka masi sonca, približno štiričetrtkrat večja trenutna starost vesolja, da se spremeni v belo luknjo. [Supernova fotografije: Odlične slike eksplozij zvezd]
Vendar so prejšnja dela v šestdesetih in sedemdesetih letih prejšnjega stoletja nakazovala, da bi lahko črne luknje nastale tudi v sekundi po velikem udaru zaradi naključnih nihanj gostote v vročem, hitro rastočem novorojenčku. Območja, kjer so ta nihanja koncentrirana snov skupaj, bi lahko propadla in tvorila črne luknje. Te tako imenovane prvotne črne luknje bi bile veliko manjše od črnih lukenj zvezdne mase in bi lahko umrle, da bi nastale bele luknje v času vesolja, so zapisali Rovelli in njegovi kolegi.
Tudi bele luknje z mikroskopskim premerom bi bile lahko še vedno precej masivne, prav tako kot črne luknje, manjše od peščenega zrna, lahko tehtajo več kot lune. Zdaj Rovelli in soavtorica študije Francesca Vidotto z univerze Baskije v Španiji predlagata, da bi te mikroskopske bele luknje lahko sestavljale temno snov.
Čeprav naj bi temna snov sestavljala petino šestino vse snovi v vesolju, znanstveniki ne vedo, iz česa je sestavljena. Kot že ime pove, je temna snov nevidna; ne oddaja, ne odbija ali celo blokira svetlobe. Posledično lahko temno snov spremljamo le z njenimi gravitacijskimi učinki na normalno snov, kot je tista, ki tvori zvezde in galaksije. Narava temne snovi je trenutno ena največjih skrivnosti v znanosti.
Lokalna gostota temne snovi, kot nakazuje gibanje zvezd v bližini sonca, je približno 1 odstotek mase sonca na kubični parsec, kar je približno 34,7 kubičnih svetlobnih let. Za upoštevanje te gostote z belimi luknjami so znanstveniki izračunali, da je ena majhna bela luknja - veliko manjša od protona in približno milijoninke grama, kar je enako masi "pol centimetra človeških las", Rovelli je dejal - potreben je na 2400 kubičnih milj (10.000 kubičnih kilometrov).
Te bele luknje ne bi oddajale nobenega sevanja in ker so veliko manjše od valovne dolžine svetlobe, bi bile nevidne. Če bi se zgodilo, da bi kakšen od teh belih lukenj prizadel kakšen proton, bi bela luknja "preprosto odskočila," je dejal Rovelli. "Ne morejo ničesar pogoltniti." Če bi črna luknja naletela na eno od teh belih lukenj, bi bil rezultat ena večja črna luknja, je dodal. Kot da ideja o nevidnih, mikroskopskih belih luknjah iz zore časa ni bila dovolj divja, sta Rovelli in Vidotto nadalje namigovala, da bi morda nekatere bele luknje v tem vesolju dejansko pred velikim praskom. Prihodnje raziskave bodo raziskale, kako bi takšne bele luknje iz prejšnjega vesolja lahko pomagale razložiti, zakaj čas teče samo v tem trenutnem vesolju in ne tudi obratno.
Rovelli in Vidotto sta svoja dognanja podrobno predstavila na spletu 11. aprila v prispevku, ki ga je vsako leto objavil natečaj Gravity Research Foundation za eseje o gravitaciji.
