Ученые обнаружили призраки черных дыр из другой вселенной

Мы живем не в первой вселенной. Группа физиков заявила, что до нас существовали другие вселенные, в другие эоны. Как и наша, эти вселенные были полны черных дыр. И мы можем обнаружить следы этих давно умерших черных дыр в космическом микроволновом фоне (CMB), радиоактивном остатке бурного рождения нашей Вселенной.

По крайней мере, такова несколько эксцентричная точка зрения группы теоретиков, включая выдающегося математического физика из Оксфордского университета Роджера Пенроуза (также важного сотрудника Стивена Хокинга). Пенроуз и его помощники утверждают, что это модифицированная версия Большого взрыва.

В истории пространства и времени Пенроуза (которую физики называют конформной циклической космологией, или КЦК) вселенные последовательно взрываются, расширяются и умирают, а черные дыры из каждой оставляют следы во вселенных.

Новая статья, опубликованная 6 августа в журнале препринтов arXiv, представляет явные доказательства наличия точек Хокинга в небе CMB. Пенроуз вместе с математиком из SUNY Дэниелом Аном и физиком-теоретиком из Варшавского университета Кшиштофом Майсснером утверждают, что эти следы видны в существующих данных CMB.

Дэниел Ан объяснил, как эти следы формируются и сохраняются от одного эона к другому.

"Если Вселенная будет продолжаться и продолжаться, а черные дыры будут поглощать все подряд, то в какой-то момент у нас останутся только черные дыры", - сказал он в интервью Live Science. Согласно самой известной теории Хокинга, черные дыры со временем медленно теряют часть своей массы и энергии из-за излучения безмассовых частиц, называемых гравитонами и фотонами. Если это излучение Хокинга существует, "тогда произойдет то, что эти черные дыры будут постепенно, постепенно сжиматься".

В какой-то момент эти черные дыры полностью распадутся, сказал Ан, оставив во Вселенной безмассовый суп из фотонов и гравитонов.

"Дело в том, что безмассовые гравитоны и фотоны на самом деле не ощущают ни времени, ни пространства", - сказал он.

Гравитоны и фотоны, безмассовые путешественники со скоростью света, не ощущают время и пространство так же, как мы - и все другие массивные, медленно движущиеся объекты во Вселенной. Согласно теории относительности Эйнштейна, объекты с массой движутся медленнее во времени по мере приближения к скорости света, и расстояния искажаются с их точки зрения. Безмассовые объекты, такие как фотоны и гравитоны, движутся со скоростью света, поэтому они вообще не ощущают времени или расстояния.

"Поэтому вселенная, наполненная только гравитонами или фотонами, не имела бы понятия о времени и пространстве", - говорит Ан.

В этот момент, говорят некоторые физики (включая Пенроуза), огромная, пустая вселенная после черной дыры начинает напоминать сверхсжатую вселенную в момент Большого взрыва, где нет ни времени, ни расстояния между чем-либо.

"А потом все начинается сначала", - сказал Ан.

Итак, если новая Вселенная не содержит черных дыр из предыдущей Вселенной, как эти черные дыры могут оставлять следы в CMB?

Пенроуз считает, что следы оставляют не сами черные дыры, а миллиарды лет, которые потребовались этим объектам, чтобы выпустить энергию в свою собственную вселенную через излучение Хокинга.

"Это не сингулярность черной дыры, - сказал он в интервью Live Science, - и не реальное физическое тело", а... все излучение Хокинга дыры за всю ее историю.

Вот что это значит: каждый раз, когда черная дыра растворяется с помощью излучения Хокинга, она оставляет за собой след. И эта метка, сделанная на частотах фонового излучения космоса, может пережить гибель Вселенной. Если бы исследователи смогли обнаружить эту метку, то у ученых появились бы основания полагать, что видение Вселенной, предложенное ССС, верно или, по крайней мере, не обязательно ошибочно.

Чтобы обнаружить этот слабый след на фоне и без того слабого запутанного излучения CMB, Ан сказал, что он провел своего рода статистический турнир среди участков неба.

Ан взял круглые области в третьей части неба, где галактики и звездный свет не подавляют CMB. Затем он определил регионы, где распределение частот микроволнового излучения соответствует тому, что ожидалось бы при существовании точек Хокинга. Эти круги "соревновались" друг с другом, чтобы определить, какая область лучше всего соответствует ожидаемым спектрам точек Хокинга, сказал он.

Затем он сравнил эти данные с поддельными данными CMB, которые он сгенерировал случайным образом. Этот трюк был сделан для того, чтобы исключить возможность того, что эти предварительные "точки Хокинга" могли бы образоваться, если бы CMB был полностью случайным. Если случайно сгенерированные данные CMB не смогли имитировать эти точки Хокинга, то это убедительно свидетельствует о том, что вновь выявленные точки Хокинга действительно принадлежат черным дырам прошлых эпох.

Когда Пенроуза спросили, могут ли черные дыры из нашей вселенной когда-либо оставить следы во вселенной следующего эона, он ответил: "Да, конечно!".