Žijeme v černé díře? Život uvnitř černé díry Vesmír je v černé díře.

Američtí vědci předložili naprosto neuvěřitelnou hypotézu, že celý náš obrovský vesmír se nachází uvnitř obří černé díry. Překvapivě je takový model schopen vysvětlit mnoho záhad vesmíru.

Americký fyzik z Indiana University Nikodem Poplavsky je zakladatelem poněkud neobvyklé teorie struktury našeho vesmíru. Podle této teorie se celý náš vesmír nachází uvnitř obří černé díry, která se zase nachází v supervelkém vesmíru.

Tato zdánlivě neobvyklá hypotéza může vysvětlit mnoho nesrovnalostí, které existují v moderní teorii vesmíru. Poplavský svou teorii představil před rokem a nyní ji zpřesnil a výrazně rozšířil.

Černá díra – vstup do časoprostorového tunelu

V modelu konstrukce vesmíru vyvinutém americkým fyzikem je předpoklad brán jako postulát, že černé díry
jsou vchody do Einstein-Rosenových červích děr, tedy prostorových tunelů, které spojují různé části čtyřrozměrného časoprostoru.

V tomto modelu je Černá díra spojena tunelem s vlastním antipodem, Bílou dírou, která je na druhém konci časového tunelu. Právě uvnitř červí díry s takovou strukturou Vesmíru je pozorováno neustálé rozpínání prostoru.

Nyní Poplavsky dospěl k závěru, že náš vesmír je vnitřkem tohoto tunelu spojujícího černé a bílé díry. Takový model vesmíru vysvětluje většinu neřešitelných problémů moderní kosmologie: temnou hmotu, temnou energii, kvantové efekty při analýze gravitace v kosmickém měřítku.

K sestavení svého modelu použil autor teorie speciální matematický aparát – teorii torze. Časoprostor se v něm jeví jako jediný paprsek, který se pod vlivem gravitačního zakřivení časoprostoru stáčí. Tato zakřivení lze detekovat i našimi globálně velmi nedokonalými pozorovacími prostředky.

Jaký je skutečný svět?

Proto v našem okolním světě každý vidí jen to, co je dostupné jeho smyslům, například brouka, který se plazí po balónu, cítí ho plochý a nekonečný. Proto je velmi obtížné odhalit kroucení flexibilního časoprostoru, zvláště pokud jste uvnitř této dimenze.

Takový model struktury vesmíru samozřejmě naznačuje, že každá černá díra v našem vesmíru je bránou do jiného vesmíru. Není ale vůbec jasné, kolik „vrstev“, jak je Poplavsky nazývá, existuje ve vesmíru pra-pra-N-krát-velko-velkého, ve kterém se nachází naše Černá díra s naším Vesmírem.

Neuvěřitelná hypotéza je potvrzena

Je skutečně možné tak neuvěřitelnou hypotézu něčím potvrdit? Nikodem Poplavsky věří, že je to možné. Koneckonců v našem vesmíru rotují všechny černé díry a hvězdy. Podle logické úvahy by to mělo být úplně stejné v supervelkém vesmíru. To znamená, že parametry rotace našeho Vesmíru musí být stejné jako parametry Černé díry, ve které se nachází.

V tomto případě by se část spirálních galaxií měla stočit doleva a druhá prostorově protilehlá část doprava. A skutečně, podle moderních pozorovacích dat je většina spirálních galaxií stočena doleva – „levotočivá“, a druhá, protilehlá část pozorovatelného vesmíru, je tomu naopak – většina spirálních galaxií je stočena tak, aby právo.

Vím, že to tu údajně není vítáno, ale dělám odsud křížový příspěvek na přímou žádost autora Nikolaje Nikolajeviče Gorkavyho. Existuje určitá šance, že jejich nápad způsobí revoluci moderní vědy. A je lepší si o tom přečíst v originále než v převyprávění ren-tv nebo tape.ru.

Pro ty co nesledovali vlákno. Uvažujme dvě černé díry rotující kolem sebe, řekněme, o hmotnosti 15 a 20 jednotek (hmotnosti Slunce). Dříve nebo později splynou v jednu černou díru, ale její hmotnost nebude 35 jednotek, ale řekněme jen 30. Zbylých 5 odletí v podobě gravitačních vln. Právě tuto energii zachycuje gravitační dalekohled LIGO.

Podstata myšlenky Gorkavyho a Vasilkova je následující. Řekněme, že jste pozorovatel, sedíte na židli a cítíte přitažlivost 35 jednotek hmoty dělené druhou mocninou vzdálenosti. A pak bum - doslova za sekundu se jejich hmotnost sníží na 30 jednotek. Pro vás to bude díky principu relativity k nerozeznání od situace, kdy jste byli vrženi opačným směrem silou 5 jednotek, děleno druhou mocninou vzdálenosti. Tedy k nerozeznání od antigravitace.

UPD: protože ne každý pochopil předchozí odstavec, zvažte myšlenkový experiment analogicky navržený v. Jste tedy pozorovatel, sedící v nádrži, která rotuje po velmi vysoké kruhové dráze kolem těžiště této dvojice černých děr. Jak říkával dědeček Einstein, aniž byste se podívali z nádrže, nerozeznáte rozdíl mezi obíháním a pouhým viset na místě někde v mezigalaktickém prostoru. Nyní předpokládejme, že se sloučila černá díra a část jejich hmoty odletěla. V tomto ohledu se budete muset přesunout na vyšší oběžnou dráhu kolem stejného těžiště, ale již sloučené černé díry. A vy pocítíte tento přechod na jinou oběžnou dráhu ve vaší nádrži (díky kovu), externí pozorovatelé v nekonečnu to budou považovat za kopnutí, které vás odtlačilo od středu hmoty. /UPD

Dále je tu hromada výpočtů s hroznými tenzory relativity. Tyto výpočty jsou po pečlivém ověření publikovány ve dvou článcích v MNRAS, jednom z nejuznávanějších časopisů o astrofyzice na světě. Odkazy na články:, (předtisk s úvodem autora).

A závěry jsou následující: žádný velký třesk nebyl, ale byla (a je) velká černá díra. Což nás všechny straší.

Po vydání dvou hlavních článků s matematickými řešeními byl na pořadu dne úkol napsat populárnější a širší článek a také propagovat oživenou vesmírnou kosmologii. A pak se ukázalo, že na druhý článek překvapivě stihli zareagovat Evropané, kteří mě už v červnu vyzvali, abych udělal 25minutovou plenární zprávu o zrychlení Vesmíru s proměnnou hmotností. Vidím to jako dobré znamení: odborníci jsou unaveni z „kosmologické temnoty“ a hledají alternativu.

Také novinář Ruslan Safin poslal otázky v souvislosti s vydáním druhého článku. Poněkud zkrácená verze odpovědí byla dnes zveřejněna v Yuzhnouralskaya Panorama pod redakčním názvem „Uvnitř černé díry. Astronom Nikolaj Gorkavy našel střed vesmíru.

Nejprve pro pravdu musím poznamenat, že to byl Alexander Vasilkov, kdo si začal aktivně klást „naivní“ otázku: Má vesmír střed? - která iniciovala veškerou naši další kosmologickou práci. Tak jsme společně hledali a našli toto centrum. Za druhé, noviny požádaly o naši společnou fotku, ale nepočkaly, tak ji sem přináším spolu s celým textem rozhovoru, který Saša přečetl a doplnil podle jeho komentářů. Tady jsme: Alexander Pavlovič Vasilkov vlevo a já vpravo:

1. Po zveřejnění svého prvního článku s Vasilkovem jste naznačil, že pozorované zrychlené rozpínání Vesmíru je spojeno s převahou odpudivých sil nad přitažlivými na velké vzdálenosti. V novém článku docházíte k jinému závěru – o relativní zrychlené expanzi: zdá se nám, že se něco zrychluje, protože my sami zpomalujeme. Co vás k této myšlence vedlo?

V článku z roku 2016 publikovaném v Journal of the Royal Astronomical Society jsme s Alexandrem Vasilkovem ukázali, že pokud se změní gravitační hmotnost objektu, pak kromě obvyklého newtonovského zrychlení kolem něj vzniká další síla. Klesá nepřímo úměrně ke vzdálenosti od objektu, tedy pomaleji než newtonovská síla, která závisí na druhé mocnině vzdálenosti. Proto by měla nová síla dominovat na dlouhé vzdálenosti. S poklesem hmotnosti předmětu nová síla způsobila odpuzování nebo antigravitaci, se zvýšením - došlo k další přitažlivosti, hypergravitaci. Byl to rigorózní matematický výsledek, který upravil známé Schwarzschildovo řešení a byl získán v rámci Einsteinovy ​​teorie gravitace. Závěr je použitelný pro hmotu jakékoli velikosti a je vyroben pro stacionárního pozorovatele.

Při diskuzi o těchto výsledcích jsme ale verbálně vyslovili další hypotézy – spíše naděje, že nalezená antigravitace je zodpovědná jak za rozpínání vesmíru, tak za urychlení jeho rozpínání v očích doprovázejících pozorovatelů, tedy vás a mě. Při práci na druhém článku, který vyšel v únoru tohoto roku ve stejném časopise a již byl přímo věnován kosmologii, jsme zjistili, že realita je těžší, než naše naděje. Ano, nalezená antigravitace je zodpovědná za Velký třesk a zjevnou expanzi Vesmíru – zde jsme měli ve svých předpokladech pravdu. Ukázalo se však, že jemné zrychlení kosmologické expanze zjištěné pozorovateli v roce 1998 nesouvisí s antigravitací, ale s hypergravitací z našeho článku z roku 2016. Výsledné rigorózní matematické řešení jednoznačně naznačuje, že toto zrychlení bude mít pozorovatelné znaménko pouze tehdy, když některá část hmoty Vesmíru poroste, nikoli zmenšuje. V našem kvalitativním uvažování jsme nebrali v úvahu, že dynamika kosmologické expanze vypadá velmi odlišně z pohledu stacionárního pozorovatele a pro doprovodné pozorovatele sedící v rozpínajících se galaxiích.

Matematika, která je chytřejší než my, vede k následujícímu obrazu vývoje Vesmíru: v důsledku sloučení černých děr a přechodu jejich hmoty do gravitačních vln se hmotnost hroutícího se Vesmíru posledního cyklu prudce zmenšila. - a vznikla silná antigravitace, která způsobila Velký třesk, tedy novodobou expanzi Vesmíru. Tato antigravitace se poté snížila a byla nahrazena hypergravitací v důsledku růstu obrovské černé díry, která vznikla ve středu vesmíru. Zvyšuje se v důsledku pohlcování pozadí gravitačních vln, které hrají důležitou roli v dynamice prostoru. Právě tento růst Velké černé díry způsobil roztažení pozorovatelné části Vesmíru kolem nás. Tento efekt byl pozorovateli interpretován jako zrychlení expanze, ale ve skutečnosti se jedná o nerovnoměrné zpomalení expanze. Pokud totiž v koloně aut zadní vůz zaostává za předním vozem, pak to může znamenat jak zrychlení prvního vozu, tak brzdění zadního vozu. Z matematického hlediska vliv rostoucí Velké černé díry způsobuje, že se ve Friedmanových rovnicích objevuje tzv. "kosmologická konstanta", která je zodpovědná za pozorované zrychlení recese galaxií. Výpočty kvantových teoretiků se od pozorování lišily o 120 řádů, ale počítali jsme to v rámci klasické teorie gravitace – a dobře se shodovaly s daty družice Planck. A závěr, že hmota Vesmíru nyní roste, poskytuje vynikající příležitost k sestavení cyklického modelu Vesmíru, o kterém snilo několik generací kosmologů, ale ten se nedostal do ruky. Vesmír je obrovské kyvadlo, ve kterém se černé díry mění v gravitační vlny a pak probíhá opačný proces. Zde hraje klíčovou roli Einsteinův závěr, že gravitační vlny nemají žádnou gravitační hmotnost, což umožňuje Vesmíru změnit svou hmotnost a vyhnout se nevratnému kolapsu.

2. Jak se objevila rostoucí Velká černá díra, která je zodpovědná za relativně zrychlené rozpínání Vesmíru?

Povaha temné hmoty, která například způsobila zrychlenou rotaci galaxií, je již téměř století záhadou. Nejnovější výsledky observatoře LIGO, která zachytila ​​několik gravitačních vln ze sloučení masivních černých děr, poodhalily závoj tajemství. Řada výzkumníků předložila model, podle kterého se temná hmota skládá z černých děr, přičemž mnozí věří, že k nám přišly z posledního cyklu vesmíru. Černá díra je skutečně jediným makroskopickým objektem, který nemůže být zničen ani stlačením vesmíru. Pokud černé díry tvoří většinu baryonové hmoty vesmíru, pak když je vesmír stlačen na velikost několika světelných let, tyto černé díry se navzájem aktivně spojí a značnou část své hmoty uvrhnou do gravitačních vln. . V důsledku toho celková hmotnost Vesmíru prudce klesne a v místě, kde se oblak malých děr spojuje, zůstane obrovská černá díra o velikosti řádu světelného roku a hmotnosti bilionů sluneční hmoty. Je to nepostradatelný výsledek kolapsu Vesmíru a sloučení černých děr a po Velkém třesku začíná růst a pohlcuje gravitační záření a jakoukoli hmotu kolem. Mnoho autorů včetně Penrose pochopilo, že taková superdíra se objeví ve fázi kolapsu Vesmíru, ale nikdo nevěděl, jak důležitou roli hraje tato Velká černá díra v dynamice následné expanze Vesmíru.

3. Jak daleko od nás a kde přesně (v jaké části oblohy) se nachází? Jaké má parametry?

Domníváme se, že ve vzdálenosti asi padesáti miliard světelných let. Celá řada nezávislých studií hovoří o anizotropii různých kosmologických jevů – a mnohé z nich ukazují na oblast oblohy poblíž slabého souhvězdí Sextantů. V kosmologii se dokonce objevil termín „ďáblova osa“. Podle aktuální hodnoty zrychleného rozpínání vesmíru lze odhadnout velikost Velké černé díry na miliardu světelných let, což dává její hmotnost 6 * 10^54 gramů nebo miliardy bilionů slunečních hmotností - tzn. , od svého vzniku vyrostla miliardkrát! Ale i tuto informaci o hmotě Velké černé díry jsme dostali se zpožděním miliard let. Ve skutečnosti je Velká černá díra již mnohem větší, ale jak moc je těžké říci, je zapotřebí další výzkum.

4. Je možné s pomocí stávajících přístrojů spatřit, když už ne samotný LBH, tak alespoň nepřímé znaky indikující jeho přítomnost v této části Vesmíru z takové vzdálenosti, ve které se tento LBH nachází? Za jakých podmínek bude k dispozici pro přímé studium?

Poté, co jsme studovali zrychlení expanze vesmíru a jak závisí na čase, určíme vývoj parametrů Velké černé díry. Anizotropie kosmologických efektů se projevuje v rozložení fluktuací CMB po obloze, v orientaci os galaxií a v řadě dalších jevů. I to jsou způsoby, jak na dálku studovat Velkou černou díru. Budeme to také přímo studovat, ale později.

5. Co bychom viděli, kdybychom mohli letět do tohoto BCH? Je možné se do něj ponořit bez ohrožení života? Co najdeme pod jeho povrchem?

Co se týče nitra černých děr, i v učebnicích je spousta protichůdných informací. Mnoho lidí si myslí, že na okraji černých děr nás jistě slapové síly roztrhají na malé stuhy – dokonce se objevilo slovo „spaghetifikace“. Ve skutečnosti jsou slapové síly na okraji velmi velké černé díry zcela neviditelné a podle rigorózních řešení Einsteinových rovnic je proces překročení hranice černé díry pro padajícího pozorovatele nevýrazný. Věřím, že pod povrchem Velké černé díry uvidíme téměř stejný vesmír – ty galaxie, které se do něj ponořily dříve. Hlavním rozdílem bude změna v ustupování galaxií k jejich konvergenci: všichni výzkumníci se shodují, že vše uvnitř černé díry padá směrem ke středu.

6. Pokud tato černá díra poroste, jednoho dne do sebe nasaje všechen zbytek hmoty. co se stane potom?

Hranice Velké černé díry půjde na hranici pozorovatelného Vesmíru a její osud nás přestane vzrušovat. A vesmír uvnitř díry vstoupí do druhé fáze svého cyklu - kdy je expanze nahrazena kontrakcí. Není na tom nic tragického, protože kontrakce potrvá přibližně tolik miliard let, jako expanze. Inteligentní bytosti tohoto koloběhu Vesmíru pocítí problémy za desítky miliard let, kdy teplota záření kosmického mikrovlnného pozadí stoupne natolik, že se planety přehřejí vlivem teplé noční oblohy. Možná pro některé mimozemšťany, kterým slunce zhasne, to bude naopak spása, byť dočasná - na sto milionů let. Když se současný vesmír zmenší na několik světelných let, znovu se zbaví své hmoty a způsobí Velký třesk. Začne nový cyklus expanze a ve středu vesmíru se objeví čerstvá Velká černá díra.

7. Kdy si myslíte, že by k této události (zhroucení Vesmíru do BCH) mělo dojít? Je tento časový interval stejný pro všechny expanzní/kompresní cykly, nebo se může změnit?

Myslím si, že kosmologické cykly sledují s dobrou přesností určité období, související s celkovou hmotností a energií vesmíru. Těžko říct, v jaké přesné fázi našeho cyklu se nacházíme – k tomu potřebujeme sestavit konkrétní kosmologické modely s daným počtem baryonů, černých děr, gravitačních vln a dalších typů záření. Kdy nás předběhne okraj rostoucí Velké černé díry? Výpočty ukazují, že zcela jistě vstoupí do režimu nadsvětelné expanze – to neporušuje teorii relativity, protože hranice černé díry není hmotným objektem. Ale tato nadsvětelná rychlost znamená, že k našemu setkání s touto hranicí Velké černé díry může dojít kdykoli - nebudeme schopni detekovat její přiblížení z některých pozorování, která jsou omezena rychlostí světla. Abych se vyhnul panice, opakuji: nevidím v tom nic tragického, ale kosmologové si začnou všímat, jak se červený posuv vzdálených galaxií změní na modrý. Ale k tomu musí mít světlo z nich čas, aby se k nám dostalo.

8. Jaká pozorovací a teoretická data hovoří ve prospěch vámi navrženého kosmologického modelu, nebo je snad dokonce povinný?

Klasické Friedmannovy rovnice jsou založeny na principu izotropie a homogenity. Konvenční kosmologie tedy v zásadě nemohla uvažovat anizotropní efekty, o kterých mluví mnoho pozorovatelů. Upravené Friedmanovy rovnice získané v práci Vasilkova a I z roku 2018 zahrnují anizotropní efekty, protože Velká černá díra je v určitém směru. Tím se otevírají možnosti pro studium těchto vlivů, což potvrdí i samotnou teorii. Nebudujeme novou kosmologii, pouze vkládáme chybějící dynamické prameny do dobře rozvinuté klasické kosmologie, která se objevila v polovině 20. století, počínaje prací Gamowa a jeho skupiny. Tuto klasickou kosmologii křísíme tím, že ji činíme součástí běžné fyziky. Nyní neobsahuje žádné předpoklady o kvantové gravitaci, o extra prostorových dimenzích a o temných entitách, jako je "inflace", "vakuové fázové přechody", "temná energie" a "temná hmota". Funguje pouze v rámci Einsteinovy ​​klasické a dobře otestované teorie gravitace a využívá pouze známé složky vesmíru, jako jsou černé díry a gravitační vlny. Vzhledem k tomu, že dobře vysvětluje pozorované jevy, je to naprosto povinné - podle principů vědy. Existuje mnoho kosmologických modelů, ale realita je jedna. Oživená klasická kosmologie je nápadně elegantní a jednoduchá, a proto věřím, že jsme se naučili skutečný způsob, jakým vesmír existuje.

Svět ti nic nedluží – byl tu před tebou.
- Mark Twain

Čtenář se ptá:

Proč se vesmír bezprostředně po velkém třesku nezhroutil do černé díry?

Abych byl upřímný, sám jsem o tom hodně přemýšlel. A právě proto.

Vesmír je dnes plný všeho. Naše galaxie je chladná změť hvězd, planet, plynu, prachu, spousty temné hmoty, která obsahuje 200 až 400 miliard hvězd a váží celkem bilionkrát více než celá naše sluneční soustava. Ale naše galaxie je jen jednou z bilionu podobně velkých galaxií rozptýlených po celém vesmíru.

Ale bez ohledu na to, jak masivní je vesmír, tato hmota je rozložena v obrovském prostoru. Pozorovatelná část vesmíru má průměr asi 92 miliard světelných let, což je v porovnání s hranicemi naší sluneční soustavy těžko představitelné. Oběžná dráha Pluta a dalších objektů Kuiperova pásu je 0,06 % světelného roku. Proto máme obrovskou hmotu rozloženou do obrovského objemu. A rád bych si představil, jak spolu souvisí.

No, naše Slunce váží 2*10^30 kg. To znamená, že obsahuje 10^57 protonů a neutronů. Pokud vezmeme v úvahu, že Vesmír obsahuje 10^24 slunečních hmotností běžné hmoty, ukáže se, že v kouli o poloměru 46 miliard kilometrů je 10^81 nukleonů. Pokud spočítáte průměrnou hustotu vesmíru, bude se rovnat asi dvěma protonům na metr krychlový. A tohle je MISER!

Pokud tedy začneme přemýšlet o rané fázi vývoje našeho vesmíru, kdy se veškerá hmota a energie shromažďovaly na velmi malém prostoru, který byl mnohem menší než naše sluneční soustava, musíme se zamyslet nad otázkou našeho čtenář.

Když byl vesmír po Velkém třesku starý jednu pikosekundu, všechna tato hmota nyní obsažená ve hvězdách, galaxiích, kupách a nadkupách vesmíru byla v objemu menším než koule s poloměrem rovným současnému poloměru oběžné dráhy Země.

A aniž bychom snižovali teorii, že se celý vesmír vešel do tak malého objemu, řekněme, že známe černé díry, které již existují a jejichž hmotnost je mnohem menší než hmotnost vesmíru a jejich velikost je mnohem větší než zmíněná hlasitost!

Před vámi - obří eliptická galaxie Messier 87, největší galaxie ve vzdálenosti 50 milionů světelných let od nás, což je 0,1 % poloměru pozorovatelného vesmíru. V jejím středu je supermasivní černá díra o hmotnosti 3,5 miliardy slunečních hmotností. To znamená, že má Schwarzschildův poloměr – neboli poloměr, ze kterého světlo nemůže uniknout. Je to přibližně 10 miliard kilometrů, což je 70násobek vzdálenosti od Země ke Slunci.

Pokud tedy taková hmotnost v tak malém objemu vede ke vzniku černé díry, proč hmotnost 10 ^ 14krát velká, v ještě menším objemu, nevedla ke vzniku černé díry, ale zjevně? , vedlo ke vzniku našeho vesmíru?

Tak to málem udělala. Vesmír se v průběhu času rozpíná a rychlost jeho rozpínání se s tím, jak se pohybujeme do budoucnosti, snižuje. V dávné minulosti, v prvních pikosekundách vesmíru, byla rychlost jeho rozpínání mnohem, mnohem rychlejší než nyní. O kolik víc?

Dnes se vesmír rozpíná rychlostí přibližně 67 km/s/Mpc, což znamená, že na každý megaparsek (přibližně 3,26 milionu světelných let), o který je něco vzdáleno od nás, se vzdálenost mezi námi a tímto objektem rozšiřuje rychlostí rychlostí 67 kilometrů za sekundu. Když byl věk vesmíru pikosekundy, byla tato rychlost blíže 10^46 km/s/Mpc. Abychom si to představili, můžeme říci, že taková rychlost expanze by dnes způsobila, že by se každý atom hmoty na Zemi vzdaloval od ostatních tak rychle, že by se vzdálenost mezi nimi každou sekundu zvětšovala o světelný rok!

Toto rozšíření popisuje rovnici výše. Na jedné straně je H, rychlost rozpínání vesmíru prostřednictvím HST, a na druhé je spousta věcí. Nejdůležitější je ale proměnná ρ, která označuje hustotu energie vesmíru. Pokud jsou H a ρ dokonale vyvážené, vesmír může žít velmi dlouho. Ale i nepatrná nerovnováha povede k jednomu ze dvou velmi nepříjemných důsledků.

Pokud by rychlost rozpínání vesmíru byla o něco menší v poměru k množství jeho hmoty a energie, pak by náš vesmír čekal téměř okamžitý kolaps. Přeměna v černou díru nebo Big Crunch by se stala velmi rychle. A pokud by rychlost expanze byla o něco vyšší, pak by se atomy mezi sebou vůbec nespojily. Vše by expandovalo tak rychle, že by každá subatomární částice existovala ve svém vlastním vesmíru a neměla by s čím interagovat.

A jak rozdílné by musely být míry expanze, aby se dosáhlo tak rozdílných výsledků? Na 10%? Na 1%? Na 0,1%?

Vezměte to výš. K tomu, aby vesmír vydržel 10 miliard let, by byl zapotřebí rozdíl menší než 1/10^24. To znamená, že i rozdíl 0,00000001 % od rychlosti expanze, ke které došlo, by stačil na to, aby se vesmír zhroutil zpět za méně než sekundu, pokud by expanze byla příliš pomalá. Nebo aby se zabránilo vzniku byť jen jediného atomu helia, pokud by expanze byla příliš velká.

Nic z toho ale nemáme: máme Vesmír, který je příkladem téměř dokonalé rovnováhy mezi rozpínáním a hustotou hmoty a záření a současný stav se od ideální rovnováhy liší jen velmi malou nenulovou kosmologická konstanta. Proč tomu tak je, zatím nedokážeme vysvětlit, ale možná si rádi prostudujete to, co to nevysvětluje!

Pojem černé díry zná každý – od školáků až po seniory, používá se ve sci-fi literatuře, ve žlutých médiích i na vědeckých konferencích. Ale ne každý ví, co přesně tyto díry jsou.

Z historie černých děr

1783 První hypotézu o existenci takového jevu, jako je černá díra, předložil v roce 1783 anglický vědec John Michell. Ve své teorii spojil dva výtvory Newtona – optiku a mechaniku. Michellova myšlenka byla tato: pokud je světlo proudem drobných částic, pak jako všechna ostatní tělesa by částice měly zažít přitažlivost gravitačního pole. Ukazuje se, že čím hmotnější je hvězda, tím obtížnější je pro světlo odolat její přitažlivosti. 13 let po Michellovi předložil francouzský astronom a matematik Laplace (s největší pravděpodobností nezávisle na svém britském protějšku) podobnou teorii.

1915 Všechna jejich díla však zůstala nevyžádaná až do začátku 20. století. V roce 1915 Albert Einstein publikoval Obecnou teorii relativity a ukázal, že gravitace je zakřivení časoprostoru způsobené hmotou, a o pár měsíců později ji německý astronom a teoretický fyzik Karl Schwarzschild použil k řešení konkrétního astronomického problému. Prozkoumal strukturu zakřiveného časoprostoru kolem Slunce a znovu objevil fenomén černých děr.

(John Wheeler vymyslel termín „černé díry“)

1967 Americký fyzik John Wheeler načrtl prostor, který lze zmačkat jako kus papíru do nekonečně malého bodu a označil ho jako „černá díra“.

1974 Britský fyzik Stephen Hawking dokázal, že černé díry, i když polykají hmotu bez návratu, mohou vyzařovat záření a nakonec se vypařit. Tento jev se nazývá „Hawkingovo záření“.

2013 Nejnovější výzkumy pulsarů a kvasarů a také objev kosmického mikrovlnného záření na pozadí konečně umožnily popsat samotný koncept černých děr. V roce 2013 se plynný mrak G2 přiblížil velmi blízko k černé díře a pravděpodobně jí bude pohlcen. Pozorování unikátního procesu poskytuje skvělé příležitosti pro nové objevy rysů černých děr.

(Masivní objekt Sagittarius A *, jeho hmotnost je 4 milionykrát větší než Slunce, což znamená shluk hvězd a vznik černé díry)

2017. Skupina vědců ze spolupráce několika zemí s teleskopem Event Horizon Telescope, která spojovala osm dalekohledů z různých míst zemských kontinentů, provedla pozorování černé díry, což je supermasivní objekt a nachází se v galaxii M87, souhvězdí Panny. Hmotnost objektu je 6,5 miliardy (!) hmotností Slunce, giganticky krát větší než hmotný objekt Sagittarius A *, pro srovnání, průměr je o něco menší než vzdálenost od Slunce k Plutu.

Pozorování probíhala v několika fázích, počínaje jarem 2017 a v průběhu období 2018. Množství informací bylo vypočítáno v petabajtech, které pak bylo nutné dešifrovat a získat skutečný obraz ultravzdáleného objektu. Další celé dva roky proto trvalo předskenování všech dat a jejich spojení do jednoho celku.

2019 Data byla úspěšně dekódována a zobrazena, čímž vznikl vůbec první snímek černé díry.

(Vůbec první snímek černé díry v galaxii M87 v souhvězdí Panny)

Rozlišení obrazu umožňuje vidět stín bodu, ze kterého není návratu ve středu objektu. Obraz byl získán jako výsledek interferometrických pozorování s extra dlouhou základní linií. Jedná se o tzv. synchronní pozorování jednoho objektu z více radioteleskopů, vzájemně propojených sítí a umístěných v různých částech zeměkoule, nasměrovaných jedním směrem.

Co jsou vlastně černé díry?

Lakonické vysvětlení jevu zní takto.

Černá díra je časoprostorová oblast, jejíž gravitační přitažlivost je tak silná, že ji žádný objekt, včetně světelných kvant, nemůže opustit.

Černá díra byla kdysi masivní hvězdou. Dokud termonukleární reakce udrží v jejích útrobách vysoký tlak, zůstává vše normální. Časem se ale zásoby energie vyčerpají a nebeské těleso se vlivem vlastní gravitace začne zmenšovat. Poslední fází tohoto procesu je kolaps hvězdného jádra a vznik černé díry.

• 1. Vyvržení výtrysku černé díry vysokou rychlostí


• 2. Disk hmoty roste v černou díru


• 3. Černá díra


• 4. Detailní schéma oblasti černé díry


• 5. Velikost nalezených nových pozorování

Nejběžnější teorie říká, že podobné jevy jsou v každé galaxii, včetně středu naší Mléčné dráhy. Obrovská gravitace díry je schopná udržet kolem sebe několik galaxií a zabránit jim, aby se od sebe vzdalovaly. "Oblast pokrytí" může být různá, vše závisí na hmotnosti hvězdy, která se proměnila v černou díru, a může být tisíce světelných let.

Schwarzschildův poloměr

Hlavní vlastností černé díry je, že jakákoliv hmota, která se do ní dostane, se už nikdy nemůže vrátit. Totéž platí pro světlo. Díry jsou ve svém jádru tělesa, která zcela pohlcují veškeré světlo, které na ně dopadá, a nevyzařují své vlastní. Takové předměty se mohou vizuálně jevit jako sraženiny absolutní tmy.

• 1. Pohybující se hmota poloviční rychlostí světla


• 2. Fotonový prstenec


• 3. Vnitřní fotonový prstenec


• 4. Horizont událostí v černé díře

Na základě Einsteinovy ​​obecné teorie relativity, pokud se těleso přiblíží ke kritické vzdálenosti od středu díry, už se nemůže vrátit. Tato vzdálenost se nazývá Schwarzschildův poloměr. Co přesně se v tomto okruhu děje, není s jistotou známo, ale existuje nejběžnější teorie. Předpokládá se, že veškerá hmota černé díry je soustředěna v nekonečně malém bodě a v jeho středu se nachází objekt s nekonečnou hustotou, kterému vědci říkají singulární porucha.

Jak spadne do černé díry

(Na obrázku vypadá černá díra Sagittarius A * jako extrémně jasný shluk světla)

Není to tak dávno, v roce 2011, vědci objevili oblak plynu a dali mu jednoduchý název G2, který vyzařuje neobvyklé světlo. Taková záře může způsobit tření v plynu a prachu, způsobené činností černé díry Sagittarius A * a které se kolem ní otáčejí ve formě akrečního disku. Stáváme se tak pozorovateli úžasného jevu absorpce plynového mračna superhmotnou černou dírou.

Podle nedávných studií dojde k nejbližšímu přiblížení k černé díře v březnu 2014. Můžeme si znovu vytvořit obrázek o tom, jak tato vzrušující podívaná dopadne.

• 1. Když se oblak plynu poprvé objeví v datech, připomíná obrovskou kouli plynu a prachu.


• 2. Nyní, od června 2013, je mrak od černé díry vzdálen desítky miliard kilometrů. Padá do něj rychlostí 2500 km/s.


• 3. Očekává se, že mrak projde černou dírou, ale slapové síly způsobené rozdílem v přitažlivosti působící na přední a zadní okraj mraku způsobí, že se bude stále více prodlužovat.


• 4. Po rozbití mraku se většina z něj s největší pravděpodobností spojí do akrečního disku kolem Sagittarius A* a vytvoří v něm rázové vlny. Teplota stoupne na několik milionů stupňů.


• 5. Část mraku spadne přímo do černé díry. Nikdo přesně neví, co se s touto látkou stane, ale očekává se, že v procesu pádu bude vydávat silné proudy rentgenového záření a nikdo jiný ji neuvidí.

Video: Černá díra spolkne oblak plynu

(Počítačová simulace toho, kolik z oblaku plynu G2 bude zničeno a spotřebováno černou dírou Sagittarius A*)

Co je uvnitř černé díry

Existuje teorie, která tvrdí, že černá díra uvnitř je prakticky prázdná a veškerá její hmota je soustředěna v neuvěřitelně malém bodě umístěném v jejím samém středu – singularitě.

Podle jiné teorie, která existuje již půl století, vše, co spadne do černé díry, jde do jiného vesmíru umístěného v samotné černé díře. Nyní tato teorie není hlavní.

A existuje třetí, nejmodernější a nejhouževnatější teorie, podle které se vše, co spadne do černé díry, rozpouští ve vibracích strun na jejím povrchu, který je označen jako horizont událostí.

Jaký je tedy horizont událostí? Do nitra černé díry se nelze podívat ani pomocí supervýkonného dalekohledu, protože ani světlo, které se dostane do obřího kosmického trychtýře, nemá šanci se vrátit zpět. Vše, co lze nějak zvážit, je v jeho bezprostřední blízkosti.

Horizont událostí je podmíněná linie povrchu, z níž nemůže nic uniknout (ani plyn, ani prach, ani hvězdy, ani světlo). A to je velmi tajemný bod, odkud není návratu v černých dírách vesmíru.

Zatímco černé díry jsou považovány za jednu z nejničivějších sil ve vesmíru, mohou být také domovem vyspělých civilizací, jako je ta naše, říkají vědci. Na základě této radikální teorie můžeme dojít k závěru, že můžeme žít ve své vlastní černé díře. Stejná teorie naznačuje, že pokud spadneme do černé díry ve středu Mléčné dráhy, pak by naše částice mohly být rozptýleny v jiném vesmíru.

Během několika posledních let tento koncept prozkoumala řada teoretických fyziků, zejména Nikodem Poplavsky z University of New Haven. Einstein předpověděl, že střed černé díry bude nekonečně hustý a malý, ale skupina mladých vědců tvrdí, že nekonečno se v přírodě běžně nenachází. Věří, že místo toho může být v jejím středu něco malého, ale konečného.

Podle teorie Dr. Poplavského bylo v centru Velkého třesku „semeno“ vytvořené uvnitř černé díry. Podle zprávy Michaela Finkela zveřejněné National Geographic je toto semeno bilionkrát menší než jakákoli částice, kterou byli lidé dosud schopni identifikovat.

Tato malá částice byla dostatečně silná, aby způsobila produkci všech ostatních částic, které v současnosti tvoří galaxie, sluneční soustavy, planety a lidi. Dr. Poplavsky naznačuje, že toto semeno pocházelo z černých děr - supervýkonných "pec" vesmíru.

Vědec říká, že černá díra může být „dveřmi“ mezi dvěma vesmíry, vedoucími však pouze jedním směrem. Tvrdí, že pokud něco spadne do černé díry ve středu Mléčné dráhy, skončí to v paralelním vesmíru. Pokud byl náš vesmír stvořen ze superhustého „semínka“, teorie naznačuje, že možná také žijeme v jedné z těchto černých děr.

Ruský kosmolog Vjačeslav Dokučajev tvrdí, že pokud může život existovat uvnitř supermasivních černých děr, pak by se tam vyvinuly nejpokročilejší civilizace na světě. V roce 2011 profesor Dokuchaev z Institutu jaderného výzkumu Ruské akademie věd v Moskvě uvedl, že dříve dostupná data v kombinaci s novým výzkumem nabízejí zajímavé možnosti pro určité typy černých děr.