Нашата вселена може да е възникнала в черната дупка на друга, по-стара вселена

Големият взрив обикновено се описва като раждането на Вселената: моментът, в който са се появили пространството, времето и материята. Но има и други хипотези. Според нова концепция на учени от Испания Големият взрив не е началото на всичко, а по-скоро е резултат от гравитационна компресия или колапс, който е създал много масивна черна дупка, последван от „отскок“ и разширение. Ако хипотезата е вярна, това би обяснило някои от загадките на съвременната космология, включително природата на тъмната материя и ускореното разширяване на Вселената.

Космологичният модел на черната дупка, известен още като „космология на Шварцшилд“, макар и коренно различен от преобладаващия модел, не противоречи на известната физика и астрономическите наблюдения. Освен това той ни позволява да отговорим на някои фундаментални въпроси за структурата и еволюцията на Вселената, които остават без отговор.

Новият модел на Енрике Газданяга и неговите колеги от Университета в Барселона разглежда тези въпроси от различна гледна точка – гледайки по-скоро навътре, отколкото навън. Вместо да започнат с разширяваща се Вселена и да се опитат да проследят как тя е еволюирала, авторите на изследването разглеждат какво се случва, когато прекалено гъст клъстер от материя се срине под въздействието на гравитацията. Процесът е добре познат на науката, пише изданието RCS: звездите се разпадат в черни дупки. Това са едни от най-изучаваните небесни обекти, но какво се случва вътре в черните дупки, отвъд хоризонта на събитията, остава загадка.

През 1965 г. физикът Роджър Пенроуз доказва, че при много общи условия гравитационният колапс би трябвало да доведе до сингулярност. Неговите открития, задълбочени от колегата му Стивън Хокинг и други, затвърждават идеята, че сингулярности като тази, възникнала при Големия взрив, са неизбежни. Все пак трябва да се подчертае, пишат авторите, че „теоремите за сингулярността“ се основават на класическата физика, която описва макроскопичните обекти. Ако включим ефектите на квантовата механика, която управлява миниатюрния микрокосмос от атоми и частици – както би трябвало да направим в случая на екстремни плътности – ситуацията може да се промени.

Авторите доказват, че не е задължително гравитационният колапс да завърши със сингулярност. Използвайки математически апарат, те намират точно аналитично решение, което показва, че с приближаването на потенциалната сингулярност размерът на Вселената се променя като (хиперболична) функция на пространство-времето. Това просто математическо решение описва как колапсиращият облак от материя може да достигне състояние на висока плътност и след това да отскочи, отразявайки се навън в нова фаза на разширяване.

Важното е, че този отскок се случва изцяло в рамките на общата теория на относителността, съчетана с основните принципи на квантовата механика – не са необходими екзотични полета, допълнителни измервания или спекулативна физика.

От другата страна на отскока се появява вселена, която е изключително подобна на нашата. Още по-изненадващо е, че отскокът по естествен начин води до две различни фази на ускорено разширяване – инфлацията и тъмната енергия – задвижвани не от хипотетични полета, а от физиката на самия отскок.

Този модел не просто разрешава отдавнашни космологични въпроси. Той може да хвърли нова светлина и върху други загадки на ранната Вселена – произхода на свръхмасивните черни дупки, природата на тъмната материя и йерархичното формиране и еволюция на галактиките.