Czarna dziura zamiast Wielkiego Wybuchu?

Powszechnie uznany model mówi, że w momencie Wielkiego Wybuchu z bardzo gęstej i gorącej osobliwości początkowej wyłoniły się: przestrzeń, czas, materia, energia i oddziaływania, czyli elementy naszego Wszechświata.

Zostaje jednak pytanie - co było wcześniej? - Nawet smoki mogły wylecieć z osobliwości - komentuje Niayesh Afshordi, astrofizyk z Perimeter Institute for Theoretical Physics w Kanadzie i współautor nowego badania na temat początków Wszechświata.

Ograniczeń teorii Wielkiego Wybuchu, poza wątpliwościami dotyczącymi osobliwości, jest więcej. Trudno jest wyjaśnić, jak w jego wyniku powstał kosmos, który ma prawie stałą temperaturę, bo wiek naszego Wszechświata (około 13,8 mld lat) według tego, co wiemy, nie zapewnia wystarczająco dużo czasu dla osiągnięcia takiej równowagi temperaturowej.

Większość kosmologów uważa, że aby tak się działo, Wszechświat musi się rozszerzać szybciej od prędkości światła. Jednak Afshordi wskazuje, że z tym wyjaśnieniem również wiążą się problemy. - Wielki Wybuch był tak chaotyczny, że nie jest jasne, czy zaistniała nawet niewielka jednorodna ścieżka, od której mogła się rozpocząć taka inflacja kosmologiczna - tłumaczy.

Jaka jest nowa propozycja fizyków? W modelu, jaki stworzyli, trójwymiarowy Wszechświat pływa jako brana (obiekt zawarty w teorii strun, M-teorii i ich pochodnych) w "płynnym Wszechświecie" posiadającym cztery wymiary. Szczegóły tego konceptu opiuje licząca 2 tys. stron publikacja przedstawiająca nowa teorię.

Zakładając, że istniejące w tym "płynnym wszechświecie" czterowymiarowe gwiazdy przechodzą takie same cykle życiowe jak ich trójwymiarowe odpowiedniki, można uznać, że te najbardziej masywne eksplodują jako supernowe, zrzucą swoje powłoki, a ich najbardziej wewnętrzne części zapadną się, tworząc czarne dziury.

Taka czterowymiarowa czarna dziura posiadałaby horyzont zdarzeń, podobnie jak znane nam takie obiekty trójwymiarowe. Horyzontem zdarzeń według teorii względności nazywa się sferę oddzielającą obserwatora zdarzenia od zdarzeń, o których nie może on nigdy otrzymać żadnych informacji, czyli, mówiąc prościej - granicę między wnętrzem a zewnętrzem czarnej dziury. Na temat tego, co się dziej w środku czarnej dziury, istnieje wiele teorii, jednak niczego nigdy nie zaobserwowano.

W trójwymiarowym Wszechświecie horyzont zdarzeń jest dwuwymiarową powierzchnią, zatem odpowiednio w uniwersum czterowymiarowym byłby on trójwymiarowym obiektem nazywanym hipersferą. Podsumowując tę część nowej teorii - mówi ona, że kiedy czterowymiarowa gwiazda wybuchnie, pozostały materiał utworzy trójwymiarową branę otaczającą trójwymiarowy horyzont zdarzeń, a następnie będzie się rozszerzać.

Jak to się odnosi, do rzeczywistości, która możemy obserwować? Wiemy, ze nasz wszechświat się rozszerza, i to coraz szybciej - według przypuszczeń z powodu tajemniczej ciemnej energii. Nowa teoria tłumaczy to przyrostem trójwymiarowej brany.

Jednak ona też ma swoje ograniczenia. Również nie tłumaczy, dlaczego wszechświat ma niemal jednolita temperaturę. Tymczasem niedawno teleskop z satelity Planck Europejskiej Agencji Kosmicznej zmapował niewielkie zmiany w mikrofalowym promieniowaniu tła, uważanym za pozostałość po początkach Wszechświata.

Dane z zaproponowanego nowego modelu różnią się od tych odczytów z teleskopu Plancka o około cztery proc., więc naukowcy starają się teraz dopracować swoją teorię. Nadal jednak uważają, że ma ona wartość, zwłaszcza że obserwacje Plancka pokazują tylko, ze inflacja zachodzi, ale nie wyjaśniają, dlaczego.

- To badanie może pomóc wykazać, jak inflacja kosmologiczna jest wyzwalana przez ruch Wszechświata zachodzący poprzez rzeczywistość wyższych wymiarów - komentują swoją pracę autorzy.

Autor: js/map / Źródło: phys.org