Черните дупки може да не са край, а начало

Ново изследване може да направи революция в нашето разбиране за Вселената

Ваня Милева Последна промяна на 17 март 2025 в 00:00 2067 0

Илюстрация на бяла дупка

Кредит Flickr CC BY 2.0
Черните дупки могат да се превърнат в бели дупки, създавайки място в космоса, където времето започва чрез изхвърляне на материал обратно в космоса.

Нова радикална теория предполага, че черните дупки могат да се превърнат в бели дупки, създавайки място в космоса, където времето започва чрез изхвърляне на материал обратно в космоса, противопоставяйки се на настоящaтa ни представа за тези космически гиганти.

Проучването на университета в Шефилд предлага революционна връзка между времето и тъмната енергия, което предполага, че загадъчната сила, движеща разширяването на Вселената, може да се използва за измерване на времето. 

Изследователският екип зад новата теория смята, че тяхната работа може да представлява важна стъпка към съвместяването на квантовата механика и гравитацията, потенциално водеща до нови теории за самата природа на Вселената.

Черните дупки (и белите дупки) отдавна очароват учените

Предложените за първи път от Алберт Айнщайн черни дупки отдавна очароват учените. При все това директното им изучаване се оказва трудно, тъй като най-близката черна дупка до Земята е на повече от 30 светлинни години.

Някои теории предполагат връзка между черните дупки и тъмната материя. Според друго изследване черните дупки може да са ключът към тъмната енергия - друга теоретична форма на екзотична материя, която заедно с тъмната материя съставлява почти цялата маса на Вселената.

През 2023 г. учени от американския Северозападен университет изказват предположение, че черните дупки поглъщат материя по-бързо, отколкото се смяташе досега, което може да противоречи на физиката. Напоследък свръхмасивните черни дупки будят недоумение у учените, които твърдят, че самото им съществуване предизвиква границите на физиката.

По-спекулативни теории предполагат, че черните дупки могат да бъдат изградени от светлина. В една от идеите дори се предлага напредналите цивилизации да използват черните дупки като оръжие.

Според новата разработка на учени от Университета в Шефилд черните дупки могат да еволюират в бели дупки, където времето придобива съвсем нов смисъл.

"Където започва времето"

В прессъобщение, в което обявяват своето откритие, изследователите от Шефилдския университет описват фундаменталната концепция за белите дупки и по какво те се различават от черните дупки.

"Докато черните дупки често се описват като изсмукващи всичко, включително и времето, в точка на небитието, в статията се предполага, че белите дупки действат в обратна посока, изхвърляйки материя, енергия и време обратно във Вселената", обясняват авторите. "Вместо сингулярността да означава край, тя може да представлява ново начало."

Екипът използва опростен компютърен модел на двуизмерна черна дупка, известен като плоска черна дупка, за да изследва концепцията за белите дупки. Въпреки че типичните черни дупки имат сферична форма, екипът предполага, че същите общи механизми, които те описват, могат да се прилагат и за типичните черни дупки.

Всяко отклонение от обичайния възглед за сингулярност повдига големи въпроси за това как времето, пространството и квантовите ефекти се обединяват.

Симулациите на екипа заместват сингулярността, за която се смята, че е в центъра на черните дупки, с флуктуиращо квантово поле. Техният анализ показва, че тези малки промени, "където пространството и времето не свършват", създават ситуация, при която черната дупка преминава в бяла дупка. Получената в резултат на това теоретична област от пространството би действала противоположно на черната дупка, изхвърляйки светлина, материя и дори време във Вселената. В този смисъл те пишат: "Бялата дупка може да е мястото, където започва времето."

"Хипотетично би могло да има наблюдател - хипотетично същество - което да премине през черната дупка, през това, което смятаме за сингулярност, и да се появи от другата страна на бялата дупка. Това е много абстрактно понятие за наблюдател, но теоретично би могло да се случи", обяснява д-р Стефан Гилен (Steffen Gielen) от Факултета по математически и физически науки на Шефилдския университет, който е съавтор на статията заедно с Лусия Менендес-Пидал (Lucía Menéndez-Pidal) от Университета Комплутенсе в Мадрид.

Черните дупки могат да се превърнат в бели дупки, създавайки място в космоса, където времето започва чрез изхвърляне на материал обратно в космоса. Кредит: Philip Drury, University of Sheffield

Айнщайн, унимодуларна гравитация и пространство-време

Унимодулната гравитация е алтернатива на Общата теория на относителността, която обаче е толкова тясно свързана с последната, че е трудно да се различат, но тя третира определени променливи като фиксирани, играе ключова роля в това изследване.

В стандартната Обща теория на относителността космологичната константа е допълнителна част, която може да оформи разширяването на Вселената.

В унимодуларната гравитация тази константа е частично интегрирана в начина, по който теорията установява пространството и времето.

Някои физици гледат на унимодуларната гравитация като по-прост начин за справяне с тъмната енергия, защото може да отдели как гравитацията влияе върху геометрията от това как енергията движи космическия растеж.

В това изследване унимодулната гравитация подкрепя аргумента, че сингулярностите на черните дупки може да не бележат края на времето.

Чрез коригиране на основните уравнения, подходът осигурява път за включване на квантови ефекти, които поддържат пространството и времето.

Това е в съответствие с хипотезата, че материята и времето могат да бъдат освободени, когато се образува бяла дупка.

Въпреки че остават въпроси за това как тези математически прозрения се превръщат в реални наблюдения, тази рамка добавя друго измерение към дискусиите за космическата еволюция.

Квантова механика и тъмна материя

Когато традиционното определение на времето предвижда движение само в една посока, квантовата механика оспорва това схващане. Изследователи от Университета в Кеймбридж показаха как квантовата механика може да позволи пътуване във времето в миналото с 25% вероятност за реална промяна на събитията. Физици от Вашингтонския университет предложиха квантов сензор, който може да събира данни от миналото.

Физици са показали, че симулирането на модели на хипотетично пътуване във времето може да реши експериментални проблеми, които изглеждат невъзможни за разрешаване с помощта на стандартна физика. Илюстрация на вплетени частици. Колаж: НаукаOFFNews и Arhan Amun Ankh

"Отдавна стои въпросът дали квантовата механика може да промени разбирането ни за черните дупки и да ни даде представа за истинската им същност", коментира д-р Гилен.

Според Гилен квантовата механика предполага, че самото време не може да свърши. Вместо това системите се променят и развиват с течение на времето. За да разбере потенциалната връзка между квантовата механика и белите дупки, изследователският екип насочва вниманието към загадъчната субстанция, наречена тъмна енергия.

"Докато по принцип се смята, че времето е относително спрямо наблюдателя, в нашето изследване времето се извлича от загадъчната тъмна енергия, която пронизва цялата Вселена", заявява д-р Гилен. "Ние предлагаме времето да се измерва от тъмната енергия, която е навсякъде във Вселената и е отговорна за нейното сегашно разширяване."

"Това е ключовата нова идея, която ни позволява да разберем явленията, протичащи в черната дупка", добави той.

Въпреки че работата на екипа е все още теоретична, те предполагат, че тя може да предложи "дълбока връзка" между самата природа на времето и тъмната енергия, която се надяват да изследват в бъдеще. Ако е вярна, те смятат, че работата им би могла да предложи и нов подход за съгласуване на квантовата механика и гравитацията, "потенциално проправяйки пътя за нови фундаментални теории и пробиви в разбирането ни за Вселената".

Справка: Black Hole Singularity Resolution in Unimodular Gravity from Unitarity; Steffen Gielen, Lucía Menéndez-Pidal; Phys. Rev. Lett. 134, 101501 – Published 11 March, 2025; DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.101501

Източници: 

Black holes: not endings, but beginnings? New research could revolutionise our understanding of the universe, University of Sheffield

Shock study: Black holes turn into white holes where 'time runs backwards', Earth.com

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !