Наблюдаемата Вселена може да е черна дупка

Идеята изглежда толкова проста, че е учудващо, че никой не я е направил досега: да се нанесе всичко – от субатомните частици до галактичните свръхкупове** – на една обща диаграма спрямо масата и радиуса им.

Сега, след като д-р Чарлз Линуивър и дипломанта Вихан Пател го правят, резултатите повдигат някои много интригуващи и вероятно малко тревожни въпроси.

Те използват логаритмична графика, тъй като нищо друго не може да обхване такава разлика в размера и масата между много малките и много големите елементи. Някои области са „забранена“ заради законите на физиката или където „квантовата механика размива самата природа на това какво всъщност означава да бъдеш единичен обект“, казва Пател в изявлението си.

Логаритмична графика на масата и радиуса на всички категории обекти във Вселената и „забранените„ зони около тях.

Може би най-значимата част от диаграмата е черната линия, която разделя областта, отбелязана като „забранена от гравитацията“ („forbidden by gravity“), от пространството с познати обекти. По протежение на тази линия са разположени черни дупки. „Колкото по-голяма е масата на една черна дупка, толкова по-ниска е нейната плътност“, обяснява Линуивър. Въпреки че лявата част на линията е теоретична, учените са наблюдавали различни размери черни дупки – от остатъци от колапсирали звезди до най-голямата свръхмасивна черна дупка, и тази закономерност е установена и разбрана.

Следвайки линията нагоре обаче, научаваме, че цялата наблюдаема Вселена – областта, която се намира в рамките на „радиуса на Хъбъл“ („Hubble radius“), също е на тази линия. С други думи, ако една черна дупка беше толкова голяма, колкото видимата от нас Вселена, тя щеше да има същата плътност като Вселената. Тогава Вселената черна дупка ли е? И ако е така, какво означава това?

Линуивър отбелязва, че той и Пател не са първите, които си задават този въпрос, въпреки че други са достигнали до него по различни начини. Идеята изглежда неправдоподобна, но двойката отбелязва, че Вселената винаги е била на линията. Тяхната мярка за маса включва тъмната материя и тъмната енергия (тъй като енергия и маса са взаимозаменяеми). С нарастването на размерите на Вселената в рамките на радиуса на Хъбъл нараства и общата маса/енергия благодарение на увеличаващата се тъмна енергия. Фактът, че Вселената се е намирала на линията и преди милиарди години, когато радиусът е бил много по-малък, намалява вероятността позицията ѝ на линията да е случайна.

Линуивър отбелязва, че около наблюдаемата Вселена има хоризонт на събитията, точно както и около черна дупка, и това е само една от приликите между тях.

Но той също така подчертава, че това, че Вселената е черна дупка, изисква предположението, че всичко извън радиуса на Хъбъл е пространство на Минковски с нулева плътност (тоест вакуум, казано по-просто). Повечето космолози, включително Линуивър, смятат, че това е лошо предположение, оставяйки последиците от своята графика неясни. „Вселената би могла да бъде черна дупка отвътре навън“, добави той и като цяло смята, че въпросът изисква значително повече размисъл.

Като стъпка към горната диаграма авторите са съпоставили възрастта на Вселената с температурата, за да определят времето, в което нещата могат да се образуват.

Пречка пред отговора дали Вселената е черна дупка или поне нещо свързано с нея е, че не знаем как изглежда вътрешността на черната дупка… „Вляво [от линията на черната дупка] не може да съществува нищо“, казва Линуивър. „Но не е ли вероятно центърът на една черна дупка да е по-плътен от самата черна дупка? Ние не знаем нищо за центъра.“ Както отбелязват Стивън Хокинг и Роджър Пенроуз, общата теория на относителността и квантовата механика дават различни отговори на подобни въпроси и конфликтът не е разрешен.

Графиката повдига и въпроси за естеството на началото на Вселената. „В по-малкия край мястото, където се срещат квантовата механика и общата относителност, е най-малкият възможен обект – инстантон“, казва Пател. „Тази графика предполага, че Вселената може да е започнала като инстантон, който има специфичен размер и маса, а не като сингулярност, която е хипотетична точка с безкрайна плътност и температура.“

Въпреки че в общественото въображение терминът „сингулярност“ се свързва много повече с Големия взрив, Линуивър казwа, че хората трябва да се запознаят по-добре с инстантона, който според него е по-вероятен модел за произхода на Вселената.

____

** Галактичен свръхкуп е голяма група от по-малки системи от галактики, свързани гравитационно. Те представляват един от най-големите видове структурни образувания във Вселената.