Jo lengre mysteriet med mørk materie forblir uløst, jo mer eksotiske hypoteser om dens natur vises, inkludert den nyeste ideen om arven etter gigantiske sorte hull fra det forrige universet.
For å vite at noe eksisterer, er det ikke nødvendig å se det. Så en gang på tyngdekraften som påvirket bevegelsen til Uranus, ble Neptune og Pluto oppdaget, og i dag pågår det et søk etter en hypotetisk Planet X i de fjerne utkanten av solsystemet. Men hva om vi finner en slik innflytelse overalt i universet? Ta galakser, for eksempel. Det ser ut til at hvis den galaktiske disken roterer, så skulle stjernenes hastighet avta med økende bane. Dette er for eksempel tilfellet med planetene i solsystemet: Jorden suser rundt sola ved 29,8 km / s, og Pluto - på 4,7 km / s. Imidlertid allerede i 1930-årene viste observasjoner av Andromeda-tåken at stjernenes rotasjonshastighet forblir nesten konstant, uansett hvor langt i periferien de er. Denne situasjonen er typisk for galakser, og blant andre grunner førte den til at konseptet mørk materie dukket opp.
Karneval av problemer
Det antas at vi ikke ser det direkte: dette mystiske stoffet samhandler praktisk talt ikke med vanlige partikler, inkludert at det ikke avgir eller absorberer fotoner, men vi kan merke det av gravitasjonseffekten på andre kropper. Observasjoner av bevegelsene til stjerner og skyer av gass gjør det mulig å sammenstille detaljerte kart over mørke materie-glorie som omgir melkeveiens skive, og snakker om den viktige rollen den spiller i utviklingen av galakser, klynger og hele storskala strukturen til universet. Imidlertid begynner ytterligere vanskeligheter. Hva er denne mystiske mørke saken? Hva består den av og hvilke egenskaper har partiklene?
I mange år har WIMP-er vært de viktigste kandidatene for denne rollen - hypotetiske partikler som ikke er i stand til å delta i andre interaksjoner enn gravitasjonelle. De prøver å oppdage dem begge indirekte, av produktene fra sjeldne interaksjoner med vanlig materie, og direkte ved å bruke kraftige verktøy, inkludert Large Hadron Collider. Akk, i begge tilfeller er det ingen resultater.
"Scenariet der LHC bare finner Higgs boson og ingenting annet har blitt kalt et" mareritt-scenario "av en grunn," sier professor Sabine Hossenfelder ved Universitetet i Frankfurt. "Det at ingen tegn til ny fysikk er funnet, tjener meg som et entydig signal: noe er galt her." Andre forskere fanget også dette signalet. Etter publiseringen av negative resultater fra søk etter spor etter mørk materie ved bruk av LHC og andre instrumenter, øker tydeligvis interessen for alternative hypoteser om dens natur. Og noen av disse løsningene ser enda mer eksotiske ut enn det brasilianske karnevalet.
Salgsfremmende video:
Utrolige hull
Hva om WIMP-er ikke eksisterer? Hvis mørk materie er materie som vi ikke kan se, men vi ser virkningene av dens tyngdekraft, er de kanskje bare sorte hull? Teoretisk sett kunne de på de tidligste stadiene av universets evolusjon ha dannet seg i enorme antall - ikke fra døde gigantiske stjerner, men som et resultat av kollapsen av super tett og varm materie som fylte glødetrommet. Et problem: foreløpig er ikke et eneste urfarlig svart hull funnet, og det er ikke kjent med sikkerhet om de noen gang har eksistert i det hele tatt. Imidlertid er det mange andre sorte hull i universet som passer for denne rollen.
Siden 2015 har LIGO-interferometer allerede registrert 11 gravitasjonsbølger, og 10 av dem var forårsaket av sammenslåing av par sorte hull med masser av titalls solmasser. Dette i seg selv er ekstremt uventet, fordi slike gjenstander dannes som et resultat av supernovaeksplosjoner, og den avdøde stjernen mister mesteparten av sin masse i prosessen. Det viser seg at forgjengerne til de sammenslåtte hullene var stjerner av virkelig syklopiske størrelser, som ikke burde vært født i universet på lenge. Et annet problem er skapt av dannelsen av binære systemer av dem. En supernovaeksplosjon er en så kraftig hendelse at en hvilken som helst gjenstand i nærheten vil bli kastet langt borte. Med andre ord, LIGO har oppdaget gravitasjonsbølger fra objekter, hvis utseende fortsatt er et mysterium.
På slutten av 2018 ble slike gjenstander kontaktet av astrofysikeren fra Greenwich Institute of Science and Technology Nikolai Gorkavy og nobelprisvinneren John Mather. Beregningene deres viste at sorte hull med masser av titalls solmasser godt kunne legge opp en galaktisk glorie, som vil forbli praktisk talt usynlig for observasjon og samtidig skape alle de karakteristiske avvikene i galaksenes struktur og bevegelse. Det ser ut til, hvor i den fjerne periferien av galaksen kommer det nødvendige antall så store sorte hull? Tross alt blir de aller fleste massive stjerner født og dør nærmere sentrum. Svaret Gorkavy og Mather gir er nesten utrolig: disse svarte hullene "kom ikke inn", i en viss forstand har de alltid eksistert, helt fra begynnelsen av universet. Dette er restene av forrige syklus i en uendelig rekke utvidelser og sammentrekninger i verden.
Stjernes hastigheter i sentrum og ved periferien av galaksen Den solide linjen viser den virkelige orbitalhastigheten til stjerner og gass som roterer rundt sentrum av galaksen; stiplet - forventet i fravær av innflytelse av mørk materie.
Rester av gjenfødelse
Generelt er Big Bounce ikke en ny modell innen kosmologi, om enn uprøvd, som er på nivå med mange andre hypoteser om utviklingen av kosmos. Det er mulig at i universets liv, blir utvidelsesperiodene virkelig erstattet av sammentrekning, "Big Collapse" - og en ny spretteksplosjon, fødselen til neste generasjons verden. Imidlertid, i den nye modellen, blir disse syklusene utført av sorte hull, og fungerer som både mørk materie og mørk energi - et mystisk stoff eller kraft som forårsaker den akselererte utvidelsen av universet vårt.
Det antas at ved å absorbere materie og fusjonere med hverandre, kan sorte hull akkumulere mer og mer av universets totale masse. Dette bør føre til en nedgang i utvidelsen og deretter til sammentrekning. På den annen side, når sorte hull smelter sammen, går en betydelig del av deres masse tapt med energien fra tyngdekraftsbølger. Derfor vil det resulterende hullet være lettere enn summen av dets tidligere uttrykk (for eksempel ble den første registrerte LIGO gravitasjonsbølgen født når sorte hull med 36 og 29 solmasser smelter sammen med dannelsen av et hull med "bare" 62 solmasser). Så universet kan også miste masse, trekke seg sammen og fylle med stadig større sorte hull, inkludert en største - den sentrale.
Massen av sorte hull og nøytronstjerner LIGO.
Til slutt, etter en lang rekke sammenslåinger av sorte hull, når en betydelig del av universets masse "lekker" i form av gravitasjonsbølger, vil den begynne å spre seg i alle retninger. Fra utsiden vil det se ut som en eksplosjon - Big Bang. I motsetning til det klassiske bildet av Big Rebound, forekommer ikke fullstendig ødeleggelse av den forrige verden i en slik modell, og det nye universet arver direkte noen gjenstander fra foreldrene. Først av alt, dette er de samme sorte hullene, klare til igjen å spille begge hovedrollene i det - både mørk materie og mørk energi.
Nikolai Gorkavy, doktor i fysikk og matematikk, USSR State Prize Laureate, direktør for Greenwich Institute of Science and Technology (GIST): “Universet er fullt av sorte hull, som når de smelter sammen, dumper masse i gravitasjonsbølger. Deres flere sammenslåinger og den raske nedgangen i masse på tidspunktet for universets komprimering forklarer lett den sterke "antigraviteten" fra Big Bang. En langsiktig vekst med absorpsjon av gravitasjonsbølger og deres omvendte transformasjon til masse forklarer den relativt svake "hypergraviteten" og den akselererte ekspansjonen av det moderne universet. En slik modell er kun basert på den generelle relativitetsteorien, er fri fra innføringen av "mørke enheter" og forutsier hele spekteret av sorte hull, fra stjernemasser til supermassive. LIGOs nye observasjoner vil bidra til å teste den.”
Stor formann
Så i dette uvanlige bildet viser mørk materie seg å være store sorte hull som er arvet fra universet til universet. Men vi må ikke glemme det "sentrale" sorte hullet, som skulle danne seg i hver en slik verden på dagen for dens død og vedvare i det neste. Beregningene av astrofysikere har vist at massen i dagens rom kan nå utrolige 6 x 1051 kg, 1/20 av massen av alt baryonisk materiale, og øke kontinuerlig. Veksten kan føre til en stadig raskere utvidelse av rom-tiden og manifestere seg som en akselererende utvidelse av universet.
Selvfølgelig bør tilstedeværelsen av en slik syklopisk masse føre til utseendet av merkbare inhomogeniteter i universets storskala struktur. Det er allerede en kandidat for slik heterogenitet - den astronomiske Axis of Evil. Dette er relativt svake, men veldig alarmerende tegn på universets anisotropi - strukturen som manifesterer seg i den på de største skalaene og ikke på noen måte stemmer overens med de klassiske synene på Big Bang og alt som skjedde etter det.
Underveis løser den eksotiske hypotesen også en annen astronomisk gåte - problemet med det uventet tidlige utseendet til supermassive sorte hull. Slike gjenstander er lokalisert i sentrum av store galakser og klarte på ukjent måte å få masse i millioner og til og med milliarder av solmasser allerede i de første 1-2 milliarder årene av universets eksistens. Det er uklart hvor de i prinsippet kunne finne så mye stoff, og enda mer når de kunne ha tid til å absorbere det. Men innenfor rammen av ideen om "arvede" sorte hull, blir disse spørsmålene fjernet, fordi deres embryoer kunne ha fått oss fra det tidligere universet.
Det er synd at Gorkavys ekstravagante hypotese fremdeles bare er en hypotese. For at den skal bli en fullverdig teori, er det nødvendig at dens spådommer sammenfaller med observasjonsdata - og med slike som ikke kan forklares med tradisjonelle modeller. Framtidig forskning vil selvfølgelig gjøre det mulig å sammenligne de fantastiske beregningene med virkeligheten, men dette vil åpenbart ikke skje i løpet av den nærmeste fremtiden. Derfor, mens spørsmålene om hvor mørk materie er skjult og hva som er mørk energi, forblir ubesvart.
Alexander Berezin
