Разорвёт ли расширяющееся пространство все чёрные дыры? Как это произойдёт?
Сегодня мы столкнём друг с другом два странных явления природы. Как нам известно на сегодняшний момент, пространство нашей Вселенной расширяется, причём расширяется с постоянным ускорением 73,4 километра в секунду на каждый мегапарсек. На границе видимой вселенной, по отношению к нам как к наблюдателю - скорость расширения пространства превышает скорость света, поэтому у нас нет возможности узнать, что находится за этим горизонтом.
Существует даже теория "большого разрыва" - если предположить, что скорость расширения пространства останется постоянной навсегда, или по каким-то причинам может кратно увеличиться - нашу Вселенную ждёт следующий конец: сначала из поля нашего зрения разбегутся все галактики, увлекаемые пространством, затем пространство начнёт разрывать на мелкие куски нашу галактику, а под конец и Солнечную систему (правда, при текущей скорости расширения на это понадобится времени от нескольких десятков миллиардов до гугола земных лет, а Солнце потухнет через каких-то 5 миллиардов лет, поэтому предположим, что мы ещё будем живы к тому моменту и представим, что жива солнечная система или её аналог)
Последним этапом для наблюдателя будет разрыв самого наблюдателя. От разрыва солнечной системы до разрыва наблюдателя пройдёт менее часа (не буду приводить скучные формулы, умные люди давно всё просчитали), после чего скорость расширения пространства между любыми двумя молекулами, фотонами и элементарными частицами будет превышать световую, разорвёт даже протоны с кварками. И ничто не сможет ни с чем взаимодействовать, ибо для любого взаимодействия частиц нужна досветовая скорость.
А теперь самое интересное. Мы знаем, что существуют чёрные дыры, которые работают в противоположном направлении - они наоборот, стягивают своей гравитацией всю материю внутрь себя, правда делают это с досветовой скоростью. Досветовая скорость и внутри горизонта чёрной дыры, материя не достигшая центра чёрной дыры ещё может обмениваться квантами энергии. В центре черной дыры у нас как известно, сингулярность - точка с бесконечно малыми размерами и бесконечно большой плотностью. Давайте представим, что расширение пространства добралось до самой крупной чёрной дыры и начало разрывать её. Что произойдет?
Самые большие известные на сегодняшний день чёрные дыры - это TON 618 (66 млрд масс Солнца) и Phoneix A* с массой около 100 млрд масс Солнца. Предела по массе чёрных дыр нет, чёрная дыра может быть сколь угодно массивной. К концу существования времён вполне возможно, что сольются несколько сверхмассивных чёрных дыр, образовав некую гипермассивную чёрную дыру в триллион или квадриллион солнечных масс, времени для таких слияний у чёрных дыр предостаточно. И вот наконец подходим к самому интересному моменту - когда расширение пространства начнёт разрывать самую гмпермассивную чёрную дыру. Что произойдёт? Победит в этой борьбе чёрная дыра с её чудовищной гравитацией или расширяющееся пространство?
Очевидно, что победа будет за пространством, сначала ускоряющееся пространство оторвёт от чёрной дыры её аккреционный диск, затем вскроет горизонт событий чёрной дыры и начнёт вытаскивать оттуда недавно упавшую материю. Но самое забавное начнётся тогда, когда скорость расширения пространства превысит гравитационные возможности сингулярности внутри чёрной дыры. Там конечно огромное количество материи и энергии упаковано, но оно не бесконечно, и теоретически скорость расширения пространства может оказаться больше, чем гравитация сингулярности.
И в этот момент наступит нечто, сильно напоминающее Большой Взрыв - внезапно из точки с практически нулевыми размерами и сверхвысокой плотностью энергия (там вряд ли материя, скорее всего черные дыры переупаковывают материю в чистую энергию, тут предмет дискуссий, но не суть) начнёт быстро разлетаться во все стороны, увлекаемая расширяющимся пространством.
Большой Взрыв был весьма похожим явлением - однажды я задался вопросом, почему Вселенная не схлопнулась в гигантскую чёрную дыру сразу в момент Большого Взрыва? Должна же была схлопнуться. Представьте массу Вселенной и её размеры в первые доли секунд её жизни - там размеры чуть больше атома, ну как сингулярность внутри чёрной дыры. От схлопывания под действием собственной гравитации в тот момент нашу Вселенную спасло инфляционное расширение, которое происходило со скоростью, сильно превышающей световую.
Похожий результат должен получиться и при разрыве гипермассивной чёрной дыры расширяющимся пространством. Образуется новая Вселенная, которая не будет иметь никакой связи с предыдущей, правда масса и энергия этой Вселенной будут кратно меньше, чем у нашей сегодняшней - ведь эта Вселенная зародится из конечной массы и энергии гипермассивной чёрной дыры, и хватит там энергии на галактику или даже на несколько галактик.
Что будет дальше? Тут надо понять, по каким причинам останавливается инфляционное расширение после таких процессов. Физики предполагают, что расширение нашей Вселенной в самом начале её жизни было связано с децствием гипотетической частицы - инфлатона, но эта теория не может быть проверена. Непонятно, как будет вести себя время при таких энергиях, и сколько всё это будет длиться.
К сожалению, всё что изложено в этой статье, также невозможно проверить, поэтому относиться ко всему изложенному надо как к гипотезе, а не как к истинному знанию.
