Каждая звезда в ночном небе может скрывать одну из самых невероятных тайн космоса — идею о том, что наша бескрайняя Вселенная на самом деле заключена внутри колоссальной черной дыры. Революционное открытие телескопа Джеймса Уэбба может перевернуть с ног на голову всю современную космологию, намекая на то, что мы живем в гигантской космической матрешке, где каждая черная дыра — это дверь в новую вселенную.
Странный космический танец галактик
Стоимостью в 10 миллиардов долларов, телескоп Джеймса Уэбба начал свои наблюдения летом 2022 года и уже успел сделать открытие, которое заставляет астрономов крутить головой. В рамках программы JADES (James Webb Space Telescope Advanced Deep Extragalactic Survey) было изучено 263 галактики в глубоком космосе, и результаты оказались, мягко говоря, озадачивающими.
Вопреки ожиданиям, галактики во Вселенной вращаются не как попало, а демонстрируют четкое предпочтение определенного направления. Примерно две трети из них вращаются по часовой стрелке, а одна треть — против. Казалось бы, ну и что такого? А вот что: в случайной вселенной распределение должно быть равномерным — 50 на 50. Но нет, космос, похоже, играет по каким-то своим правилам.
Как сказал руководитель исследования Лиор Шамир: "Все еще не ясно, что вызывает это явление, но есть два основных возможных объяснения. Одно из них заключается в том, что Вселенная родилась вращающейся". И вот тут начинается самое интересное, потому что эта идея прекрасно согласуется с теорией космологии черных дыр, которая предполагает, что вся наша Вселенная находится внутри черной дыры.
Космология черных дыр: матрешка размером со Вселенную
Теория космологии черных дыр, также известная как "космология Шварцшильда", звучит как научно-фантастический роман, но имеет серьезное научное обоснование. Впервые она была предложена физиком-теоретиком Раджем Кумаром Патрией и математиком И. Дж. Гудом. Эти яйцеголовые предположили, что "радиус Шварцшильда" — то есть горизонт событий черной дыры, за который нельзя вернуться — может быть тем же самым, что и горизонт нашей видимой Вселенной.
Если простыми словами, представьте, что вы живете на поверхности воздушного шарика. Для вас границы вашего мира — это поверхность этого шарика. Но что если этот шарик находится внутри гигантского сейфа? Вы никогда не узнаете о существовании сейфа, потому что вам доступен только ваш "шарик". Так и с черной дырой: за ее горизонтом событий может скрываться целая вселенная, но "снаружи" мы никогда об этом не узнаем, потому что информация оттуда не может выбраться.
А теперь держитесь крепче за свои кресла: согласно этой теории, каждая черная дыра в нашей Вселенной может быть порталом в другую "детскую" вселенную. Эти вселенные невидимы для нас, потому что находятся за горизонтом событий. Другими словами, если эта теория верна, мы живем в одной из бесчисленных вселенных, вложенных друг в друга, как космические матрешки.
Как черная дыра может родить вселенную?
Польский физик-теоретик Никодем Поплавски из Университета Нью-Хейвена предложил механизм, объясняющий, как это может происходить. И тут нам придется немного поднапрячь свои извилины.
Черные дыры рождаются, когда коллапсирует ядро массивной звезды. В их сердце находится материя с плотностью, превышающей всё, что мы знаем во Вселенной. Традиционная теория говорит, что в центре черной дыры находится сингулярность — точка бесконечной плотности и нулевого объема. Но это создает массу проблем для физиков, поскольку при бесконечных значениях наши уравнения просто "ломаются".
В теории Поплавски есть элегантное решение: когда материя сжимается до экстремальной плотности, в игру вступает кручение пространства-времени. Оно действует как невидимая пружина, не давая материи сжаться до сингулярности. "Материя достигает состояния конечной, чрезвычайно большой плотности, перестает сжиматься, совершает отскок, как сжатая пружина, и начинает быстро расширяться", — объясняет Поплавски.
По сути, этот "большой отскок" и есть то, что мы называем Большим взрывом! Вместо того чтобы возникнуть из ниоткуда, наша Вселенная могла родиться из "отскока" материи внутри черной дыры в параллельной вселенной. Это объясняет, почему наша Вселенная расширяется — она всё еще находится в фазе "отскока" и расширения после своего рождения.
Новый взгляд на Большой взрыв
Если эта теория верна, то Большой взрыв не был началом всего, а лишь переходом от одной вселенной к другой. Это как если бы вы думали, что родились из ниоткуда, а потом узнали, что у вас есть родители. У нашей Вселенной тоже может быть "родительская" вселенная, из которой она произошла.
Эта модель также объясняет космическую инфляцию — период сверхбыстрого расширения Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва. "Это объясняет, почему наблюдаемая нами сегодня Вселенная кажется в крупнейших масштабах плоской, однородной и изотропной", — говорит Поплавски.
А как насчет времени? По словам Поплавски, стрела времени в нашей Вселенной могла быть унаследована от родительской вселенной. "Движение материи через границу черной дыры, называемую горизонтом событий, может происходить только в одном направлении, обеспечивая асимметрию прошлого и будущего на горизонте и, следовательно, везде в дочерней вселенной", — объясняет ученый.
Предпочтительная ось вращения: разгадка галактического танца
Вернемся к нашему открытию телескопа Джеймса Уэбба о странном распределении вращений галактик. Как это связано с теорией черной дыры?
Поплавски считает, что было бы "захватывающе, если бы наша Вселенная имела предпочтительную ось". Такая ось могла быть естественным образом унаследована от черной дыры родительской вселенной, из которой родилась наша Вселенная.
Дело в том, что черные дыры образуются из звезд или в центрах галактик, которые все вращаются. Это значит, что черные дыры тоже вращаются, и ось вращения черной дыры должна влиять на вселенную, созданную этой черной дырой. В нашем случае, это могло проявиться как предпочтительная ось в нашей Вселенной, которая повлияла на динамику вращения галактик.
"Я думаю, что самое простое объяснение вращающейся Вселенной заключается в том, что Вселенная родилась во вращающейся черной дыре", — говорит Поплавски. Такая предпочтительная ось, унаследованная от родительской черной дыры, могла повлиять на динамику вращения галактик, создав наблюдаемую асимметрию между галактиками, вращающимися по часовой стрелке и против часовой стрелки.
Есть, конечно, и альтернативное объяснение: возможно, само вращение нашего Млечного Пути как-то влияет на наши наблюдения. Раньше ученые считали, что скорость вращения нашей галактики слишком мала, чтобы оказывать заметное влияние на наблюдения телескопа Джеймса Уэбба, но возможно, это предположение нуждается в пересмотре.
Философские горизонты и космические перспективы
Если теория космологии черных дыр верна, то это полностью перевернет наше понимание Вселенной и нашего места в ней. Мы уже давно отказались от идеи, что Земля находится в центре Вселенной, а теперь нам, возможно, придется привыкнуть к мысли, что наша Вселенная — это всего лишь одна из бесчисленных вселенных, вложенных друг в друга.
Более того, это означает, что каждая черная дыра в нашей Вселенной может быть "беременной" новой вселенной. А учитывая, что только в нашей галактике Млечный Путь может быть миллионы черных дыр, количество потенциальных вселенных становится поистине умопомрачительным.
С философской точки зрения, это также поднимает интересные вопросы о природе реальности и бесконечности. Если каждая вселенная может содержать бесконечное число черных дыр, каждая из которых содержит новую вселенную, то мы имеем дело с бесконечным регрессом, напоминающим знаменитый парадокс "что было раньше: курица или яйцо?".
Разумеется, эта теория все еще остается гипотезой, требующей дальнейших исследований и экспериментальных подтверждений. Но уже сейчас открытие телескопа Джеймса Уэбба о предпочтительном направлении вращения галактик дает нам пищу для размышлений и новые направления для исследований.
Возможно, мы действительно живем внутри гигантской космической ловушки — черной дыры, из которой невозможно выбраться. Но эта "ловушка" настолько велика, что вмещает миллиарды галактик, триллионы звезд и, возможно, бесконечное количество миров. И кто знает, может быть, в каждой черной дыре нашей Вселенной уже зарождается новая космическая цивилизация, задающаяся теми же вопросами о своем происхождении, что и мы.