Η κατανομή της σκοτεινής ύλης στο σμήνος γαλαξιών Abell 3827 εμφανίζεται ως μπλε γραμμές περιγράμματος σε αυτήν τη φωτογραφία από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble.
(Εικόνα: © ESO / R. Massey)
Οι λευκές τρύπες, που θεωρητικά είναι τα ακριβώς αντίθετα των μαύρων τρυπών, θα μπορούσαν να αποτελούν ένα σημαντικό μέρος της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης που πιστεύεται ότι αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο σύμπαν, σύμφωνα με νέα μελέτη. Και μερικές από αυτές τις περίεργες λευκές τρύπες μπορεί ακόμη και πριν από το Big Bang, ανέφεραν οι ερευνητές.
Οι μαύρες τρύπες έχουν βαρυτικά τραβήγματα τόσο ισχυρά που ούτε το φως, το γρηγορότερο πράγμα στο σύμπαν, μπορεί να τα ξεφύγει. Το αόρατο σφαιρικό όριο που περιβάλλει τον πυρήνα μιας μαύρης τρύπας που σηματοδοτεί το σημείο της μη επιστροφής είναι γνωστό ως ορίζοντας γεγονότος. [Εικόνες: Μαύρες τρύπες του σύμπαντος]
Μια μαύρη τρύπα είναι μια πρόβλεψη της θεωρίας γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Μια άλλη είναι γνωστή ως μια λευκή τρύπα, η οποία μοιάζει με μια μαύρη τρύπα αντίστροφα: Ενώ τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από τον ορίζοντα γεγονότος μιας μαύρης τρύπας, τίποτα δεν μπορεί να εισέλθει στον ορίζοντα γεγονότος μιας λευκής τρύπας.
Προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι οι μαύρες τρύπες και οι λευκές τρύπες συνδέονται, με την ύλη και την ενέργεια να πέφτουν σε μια μαύρη τρύπα που πιθανώς να αναδύεται από μια λευκή τρύπα είτε κάπου αλλού στον Κόσμο είτε σε άλλο σύμπαν εντελώς. Το 2014, ο Carlo Rovelli, θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο Aix-Marseille στη Γαλλία, και οι συνάδελφοί του πρότειναν ότι οι μαύρες τρύπες και οι λευκές τρύπες ενδέχεται να συνδέονται με άλλο τρόπο: Όταν πεθαίνουν οι μαύρες τρύπες, θα μπορούσαν να γίνουν λευκές τρύπες.
Τη δεκαετία του 1970, ο θεωρητικός φυσικός Stephen Hawking υπολόγισε ότι όλες οι μαύρες τρύπες θα πρέπει να εξατμίζονται μάζα εκπέμποντας ακτινοβολία. Οι μαύρες τρύπες που χάνουν περισσότερη μάζα από ό, τι κερδίζουν αναμένεται να συρρικνωθούν και τελικά να εξαφανιστούν.
Ωστόσο, ο Rovelli και οι συνάδελφοί του πρότειναν ότι οι συρρικνούμενες μαύρες τρύπες δεν θα μπορούσαν να εξαφανιστούν εάν το ύφασμα του χώρου και του χρόνου ήταν κβαντικό - δηλαδή, κατασκευασμένο από αδιαίρετες ποσότητες γνωστές ως κβάντα. Ο χωροχρόνος είναι κβαντικός στην έρευνα που επιδιώκει να ενώσει τη γενική σχετικότητα, η οποία μπορεί να εξηγήσει τη φύση της βαρύτητας, με την κβαντική μηχανική, η οποία μπορεί να περιγράψει τη συμπεριφορά όλων των γνωστών σωματιδίων, σε μια ενιαία θεωρία που μπορεί να εξηγήσει όλες τις δυνάμεις του σύμπαντος .
Στη μελέτη του 2014, ο Rovelli και η ομάδα του πρότειναν ότι, όταν μια μαύρη τρύπα εξατμίστηκε σε βαθμό που δεν μπορούσε να συρρικνωθεί περισσότερο, επειδή ο χωροχρόνος δεν μπορούσε να συμπιεστεί σε κάτι μικρότερο, η μαύρη τρύπα που πεθαίνει θα ανακάμψει στη συνέχεια για να σχηματίσει ένα λευκό τρύπα.
"Σκοπούσαμε στο γεγονός ότι μια μαύρη τρύπα γίνεται μια λευκή τρύπα στο τέλος της εξάτμισής της", δήλωσε ο Rovelli στο Space.com.
Οι μαύρες τρύπες σήμερα πιστεύεται ότι σχηματίζονται όταν τεράστια αστέρια πεθαίνουν σε τεράστιες εκρήξεις γνωστές ως σουπερνόβα, οι οποίες συμπιέζουν τα πτώματά τους σε απείρως πυκνά σημεία γνωστά ως μοναδικότητες στις καρδιές των μαύρων οπών. Ο Rovelli και οι συνάδελφοί του εκτιμούσαν προηγουμένως ότι θα χρειαζόταν μια μαύρη τρύπα με μάζα ίση με εκείνη του ήλιου περίπου ένα τετραπλάσιο από την τρέχουσα εποχή του σύμπαντος για να μετατραπεί σε λευκή τρύπα. [Φωτογραφίες Supernova: Υπέροχες εικόνες από εκρήξεις αστεριών]
Ωστόσο, οι προηγούμενες εργασίες της δεκαετίας του 1960 και του 1970 έδειξαν ότι οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν επίσης να προκύψουν μέσα σε ένα δευτερόλεπτο μετά το Big Bang, λόγω τυχαίων διακυμάνσεων της πυκνότητας στο ζεστό, ταχέως αναπτυσσόμενο νεογέννητο σύμπαν. Περιοχές όπου αυτές οι διακυμάνσεις συγκεντρώθηκαν μαζί θα μπορούσαν να καταρρεύσουν για να σχηματίσουν μαύρες τρύπες Αυτές οι λεγόμενες αρχέγονες μαύρες τρύπες θα ήταν πολύ μικρότερες από τις αστρικές μαζικές τρύπες και θα μπορούσαν να είχαν πεθάνει για να σχηματίσουν λευκές τρύπες κατά τη διάρκεια της ζωής του σύμπαντος, σημείωσαν ο Rovelli και οι συνεργάτες του.
Ακόμη και οι λευκές τρύπες με μικροσκοπικές διαμέτρους θα μπορούσαν να είναι αρκετά μαζικές, όπως και οι μαύρες τρύπες μικρότερες από έναν κόκκο άμμου μπορεί να ζυγίζουν περισσότερο από το φεγγάρι. Τώρα, ο Rovelli και ο συν-συγγραφέας της μελέτης Francesca Vidotto, του Πανεπιστημίου της Χώρας των Βάσκων στην Ισπανία, υποδηλώνουν ότι αυτές οι μικροσκοπικές λευκές τρύπες θα μπορούσαν να αποτελούν τη σκοτεινή ύλη.
Αν και πιστεύεται ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί τα πέντε έκτα της όλης ύλης στο σύμπαν, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν από τι αποτελείται. Όπως υποδηλώνει το όνομά της, η σκοτεινή ύλη είναι αόρατη. δεν εκπέμπει, αντανακλά ή ακόμη και εμποδίζει το φως. Ως αποτέλεσμα, η σκοτεινή ύλη μπορεί να εντοπιστεί μόνο μέσω των βαρυτικών της επιπτώσεων στην κανονική ύλη, όπως η δημιουργία αστεριών και γαλαξιών. Η φύση της σκοτεινής ύλης είναι σήμερα ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της επιστήμης.
Η τοπική πυκνότητα της σκοτεινής ύλης, όπως υποδηλώνεται από την κίνηση των αστεριών κοντά στον ήλιο, είναι περίπου 1 τοις εκατό της μάζας του ήλιου ανά κυβικό parsec, που είναι περίπου 34,7 κυβικά έτη φωτός. Για να εξηγήσουν αυτήν την πυκνότητα με λευκές τρύπες, οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι μια μικροσκοπική λευκή τρύπα - πολύ μικρότερη από ένα πρωτόνιο και περίπου το ένα εκατοστό του γραμμαρίου, η οποία ισούται με τη μάζα "μισής ίντσας ανθρώπινης τρίχας", Rovelli είπε - απαιτείται ανά 2.400 κυβικά μίλια (10.000 κυβικά χιλιόμετρα).
Αυτές οι λευκές τρύπες δεν εκπέμπουν ακτινοβολία και επειδή είναι πολύ μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός, θα ήταν αόρατες. Εάν ένα πρωτόνιο συνέβαινε να προσκρούσει σε μία από αυτές τις λευκές τρύπες, η λευκή τρύπα "απλώς θα αναπηδήσει", είπε ο Ροβέλλι. "Δεν μπορούν να καταπιούν τίποτα." Αν μια μαύρη τρύπα αντιμετώπιζε μία από αυτές τις λευκές τρύπες, το αποτέλεσμα θα ήταν μια και μόνο μεγαλύτερη μαύρη τρύπα, πρόσθεσε. Λες και αν η ιδέα των αόρατων, μικροσκοπικών λευκών οπών από την αυγή του χρόνου δεν ήταν αρκετά άγρια, οι Rovelli και Vidotto πρότειναν περαιτέρω ότι ορισμένες λευκές τρύπες σε αυτό το σύμπαν θα μπορούσαν να προηγούνται του Big Bang. Μελλοντική έρευνα θα διερευνήσει πώς τέτοιες λευκές τρύπες από ένα προηγούμενο σύμπαν θα μπορούσαν να βοηθήσουν να εξηγήσουν γιατί ο χρόνος ρέει μόνο προς τα εμπρός σε αυτό το σημερινό σύμπαν και όχι επίσης αντίστροφα, είπε.
Οι Rovelli και Vidotto παρουσίασαν λεπτομερώς τα ευρήματά τους στο Διαδίκτυο στις 11 Απριλίου σε ένα έγγραφο που υποβλήθηκε στον ετήσιο διαγωνισμό του Gravity Research Foundation για δοκίμια για τη βαρύτητα.
