1544
Деякі чорні діри, які існують у сучасному Всесвіті, теоретично могли виникнути ще до Великого вибуху. До такого сценарію дійшли дослідники з Університету Портсмута, які розглянули модель так званого космічного відскоку. У ній Всесвіт не починається з абсолютної сингулярності, а переходить від попередньої фази стиснення до розширення. Частина компактних об’єктів могла пережити цей перехід і залишитися у космосі як своєрідні «викопні» свідчення ще давнішої епохи.
Стандартна космологічна картина описує Всесвіт як такий, що близько 13,8 млрд років тому перебував у надзвичайно гарячому й щільному стані, після чого почав розширюватися. Ця модель добре пояснює космічне мікрохвильове фонове випромінювання та великомасштабний розподіл галактик. Водночас вона не дає остаточних відповідей на кілька фундаментальних питань: що саме передувало Великому вибуху, що запустило інфляцію та з чого складається темна матерія.
Що передбачає модель космічного відскоку
Автор дослідження Енріке Газтаньяга розглянув альтернативний сценарій, у якому до нинішнього етапу розширення існувала фаза стиснення. У певний момент густина речовини могла стати дуже високою, але не нескінченною. Квантові ефекти, за цією моделлю, створюють тиск, здатний зупинити подальше стискання і перевести Всесвіт у фазу розширення.
Подібний механізм не потребує введення окремої екзотичної фізики лише для пояснення переходу. Дослідники порівнюють його з квантовими ефектами, які відіграють роль у стабільності дуже щільних зоряних об’єктів, зокрема білих карликів і нейтронних зір. У масштабі всього Всесвіту така дія могла не допустити виникнення нескінченної густини.
У моделі частина чорних дір могла сформуватися ще під час попередньої фази стиснення, а потім пройти через відскок. Інші могли виникнути вже одразу після нього через посилені коливання густини. У такому разі в молодому Всесвіті швидше з’являлися б дуже щільні області, здатні колапсувати під дією гравітації.
Розрахунки команди також вказують, що достатньо компактні об’єкти певного масштабу могли пережити сам перехід від стиснення до розширення. Серед можливих реліктів дослідники називають не тільки чорні діри, а й гравітаційні хвилі та неоднорідності густини, які могли залишити слід у подальшій еволюції космосу.
Як це пов’язують із темною матерією та ранніми галактиками
Одна з головних причин інтересу до такої моделі — можливий зв’язок із темною матерією. Її не спостерігають безпосередньо, але про її існування судять за гравітаційним впливом на галактики та великомасштабну структуру Всесвіту. За оцінками вчених, темної матерії приблизно у п’ять разів більше, ніж звичайної.
Якщо під час космічного відскоку виникла достатня кількість чорних дір, вони теоретично могли б становити значну частину темної матерії, а за певних умов — навіть пояснити її повністю. Це поки що гіпотеза, яку потрібно перевіряти спостереженнями.
Модель також може стосуватися однієї з загадок, які виявив космічний телескоп James Webb. Він спостерігає дуже масивні об’єкти у ранньому Всесвіті, включно з джерелами, які часто називають «маленькими червоними точками». Частина астрономів пов’язує їх із чорними дірами, що росли надзвичайно швидко. Якщо деякі масивні чорні діри існували вже на початку нинішньої фази розширення, це могло б пояснити, чому великі структури з’явилися так рано.
Перевірити сценарій можна буде через пошук реліктових гравітаційних хвиль та особливих структур у космічному мікрохвильовому фоні. Автор дослідження наголошує, що для підтвердження моделі потрібна значна подальша робота, однак вона дає конкретні ознаки, які потенційно можна шукати у спостереженнях.
