Белые дыры — секретный ингредиент темной материи

Белые дыры, которые теоретически являются точными противоположностями черных дыр, могут составлять значительную часть таинственной темной материи, которая, как предполагается, составляет большую часть материи во Вселенной. По словам исследователей, некоторые из белых дыр могли даже предшествовать Большому Взрыву. 

Черные дыры обладают гравитационным притяжением, настолько мощным, что даже свет, вероятно, самая быстрая вещь во Вселенной, не может избежать их воздействия. Невидимая сферическая граница, окружающая ядро черной дыры и обозначающая ее точку невозврата, известна как горизонт событий.

Существование черных дыр было предсказано общей теорией относительности Эйнштейна. Белая дыра представляет собой черную дыру наоборот: в то время как ничто не может выйти из горизонта событий черной дыры, в горизонт событий белых дыр ничто не может войти.

Предыдущие исследования показали, что черные и белые дыры связаны, причем материя и энергия попадают в черную дыру, потенциально исходящую из белой дыры либо где-то в космосе, либо в другой вселенной. В 2014 году Карло Ровелли, физик-теоретик во французском университете Экс-Марсель, и его коллеги предположили, что черные и белые дыры могут быть связаны иначе: когда черные дыры умирают, они могут становиться белыми дырами.

В 1970-х годах Стивен Хокинг высказал предположение, что все черные дыры должны испарять массу, испуская излучение. Таким образом, черные дыры, которые теряют больше массы, чем получают, должны сокращаться и в итоге исчезать.

Однако Ровелли и его коллеги предположили, что сокращающиеся черные дыры могут не исчезать, если ткань пространства-времени является квантовой — то есть состоящей из неделимых величин, известных как кванты. В исследовании делается попытка объединить общую теорию относительности, которая объясняет природу гравитации, с квантовой механикой, которая описывает поведение всех известных частиц, в единую теорию, способную объяснить все силы Вселенной.

По версии авторов, когда черная дыра испаряется до такой степени, что не может больше сокращаться, потому что пространство-время не может быть сжато во что-то еще меньшее, умирающая черная дыра преобразовывается в белую дыру.

Согласно современным теориям, черные дыры образуются, когда массивные звезды умирают в гигантских взрывах, известных как сверхновые, которые сжимают их трупы в бесконечно плотные точки, известные как сингулярности. Ровелли и его коллеги ранее вычислили, что для черной дыры с массой, равной солнечной, потребуется примерно в четыре раза больше времени, чем нынешний возраст Вселенной, чтобы превратиться в белую дыру.

Однако в работах 60-70-х годов предполагается, что черные дыры могли возникнуть за секунду после Большого Взрыва из-за случайных колебаний плотности в горячей, быстро расширяющейся новорожденной Вселенной. Области, где эти колебания концентрировали материю, образовывали черные дыры. Эти так называемые первичные черные дыры могли быть намного меньше черных дыр звездной массы и умереть, образовав белые дыры. Но даже белые дыры микроскопического диаметра могут быть довольно массивными, так же как черные дыры, которые меньше песчинки, могут весить больше Луны. Теперь Ровелли и соавтор исследования Франческа Видотто из Университета Страны Басков в Испании полагают, что эти микроскопические белые дыры составляют часть темной материи, природа которой является одной из величайших научных тайн.

Кроме того, Ровелли и Видотто предположили, что некоторые белые дыры в этой вселенной предшествуют Большому Взрыву. Такие белые дыры из предыдущей вселенной могут помочь объяснить, почему время в современной вселенной течет только вперед.