Az univerzum nagy titka: fehér lyukak, ahol visszafelé megy az idő

Egy új kutatás szerint az univerzum legkülönlegesebb objektumai, a fehér lyukak a rejtélyes sötét anyag alkotórészei lehetnek. Legalább is ezt írja tanulmányában a Baszk Egyetem két kutatója, Carlo Rovelli és Francesca Vidotto. A fehér lyukak a szupersűrű elfajult anyagból álló fekete lyukak ellentettjei. Amíg a fekete lyukak mindent elnyelnek, addig viszont a fehér lyukak mindent eltaszítanak, ami miatt a fehér lyukak eseményhorizontjába semmi sem tud belépni.

Kapu nyílhat egy másik univerzumba?

1916-ban amikor Ludwig Flamm osztrák fizikus átvizsgálta Karl Schwarzschild megoldását az Einstein mező egyenleteire - amely a fekete lyuk egy sajátos formáját, az úgynevezett Schwarzschild-féle fekete lyukat írja le -, felfedezte, hogy lehetséges másik megoldás is, ami a fehér lyuk jelenségét írja le.

Karl Schwarzschild német fizikus
Karl Schwarzschild német fizikusForrás: Wikimedia Commons

(Egy test Schwarzschild-sugara az ugyanannyi teljes energiájú, gömbszimmetrikus fekete lyuk eseményhorizontjának a sugara. Égitestek tömegének alternatív mértékegységeként is alkalmazható.)

A fekete lyuk eseményhorizontjának művészi ábrázolása. Az eseményhorizont az a határ, amelyen belül már kizárólag a fekete lyuk gravitációs ereje érvényesül
A fekete lyuk eseményhorizontjának művészi ábrázolása. Az eseményhorizont az a határ, amelyen belül már kizárólag a fekete lyuk gravitációs ereje érvényesülForrás: Wikimedia Commons

 Flamm azt is észrevette, hogy a két megoldás a téridő két különböző régióját írja le,  

amelyek - legalább is matematikailag - összekapcsolódhatnak egyfajta sajátos téridő-csatorna által, és hogy a fekete lyuk bejárata a fehér lyuk kijárata lehet ugyanannak az univerzumnak totálisan másik részében, vagy akár egy másik univerzumban. A fehér lyuk lényegében a fekete lyuk teoretikus, időbeli megfordítása.

A fehér lyuk a fekete lyuk ellentettje
A fehér lyuk a fekete lyuk ellentettjeForrás: American Physical Society

Amíg a szupersűrű fekete lyuk iszonyatos gravitációs ereje miatt mindent beszippant ami átlépi az eseményhorizontját,

addig a fehér lyuk viszont mindent „kilő" a saját eseményhorizontjától.

Néhányan úgy vélik, hogy valamennyi fekete lyuk különleges „ikertestvére", a másik oldalán található fehér lyuk, ami mindent, amit a fekete „testvére" beszippant, kifúj egy másik univerzumba.

A fehér lyuk kapu lehet a világegyetem egy másik pontjára, vagy akár egy új univerzumba is
A fehér lyuk kapu lehet a világegyetem egy másik pontjára, vagy akár egy új univerzumba isForrás: Sputnik News

E teória képviselői azt feltételezik, hogy az ősrobbanás is egy ilyen jelenség eredménye lehet.

Elméletileg teljesen el kellene tűnniük, ami viszont lehetetlen
1935-ben Einstein tovább kutatta a problémát Nathan Rosen-nel együtt, amelyre az Einstein-Rosen híd, vagy ismertebb nevén az úgynevezett féregjárat lett a megoldásuk. Az einsteini elmélet alapján elvileg minden fekete lyuk rendelkezhet féregjárattal.

Albert Einstein, az elméleti fizikai egyik legnagyobb alakja
Albert Einstein, az elméleti fizikai egyik legnagyobb alakjaForrás: Bettmann Archive

2014-ben Carlo Rovelli a francia Aix-Marseille Egyetem elméleti fizikusa és kollégái felállítottak egy másik elméletet, amely szerint lehetséges, hogy a fekete és a fehér lyukak más módon kapcsolódnak össze: amikor a fekete lyuk „meghal", egyszerűen fehér lyukká válik.

A tanulmány szerint, amikor a fekete lyuk eléri azt az állapotot, amikor már nem tud tovább zsugorodni, mert a téridő nem nyomódik össze jobban, fehér lyuk formájában éled újjá.

Rovelli tehát azt állítja,

hogy a fekete lyuk egy bizonyos állapot elérése után szükségszerűen fehér lyukká válik.

Fekete lyukak elsősorban a különösen nagy tömegű csillagok halálát okozó gravitációs összeomlás (gravitációs kollapszus) nyomán bekövetkező szupernóva-robbanás eredményeként keletkezhetnek.

Az extra nagy tömegű csillagokaz életük végén vörös óriássá fújódnak fel, majd a gravitációs összeomlás során bekövetkezik a szupernóva robbanás. Bizonyos kritikus tömegnél a csillag maradványai fekete lyukká omlanak össze
Az extra nagy tömegű csillagokaz életük végén vörös óriássá fújódnak fel, majd a gravitációs összeomlás során bekövetkezik a szupernóva robbanás. Bizonyos kritikus tömegnél a csillag maradványai fekete lyukká omlanak összeForrás: RMirandinha\Deviantart

Az 1970-es években Stephen Hawking elméleti alapon kiszámította, hogy minden fekete lyuknak olyan sugárzást kell kibocsátania, amellyel tömeget veszít.

A Hawking-sugárzás létét sikerült is bebizonyítani.

Mindezek alapján azoknak a fekete lyukaknak, amelyek több tömeget veszítenek, mint amennyit nyernek, végül teljesen el kellene tűnniük, semmivé, matematikai ponttá kellene összezsugorodniuk, ami lehetetlen.

Fekete lyuk szimulációs ábrája
Fekete lyuk szimulációs ábrájaForrás: Phys.org

Rovelli és kollégái szerint azonban az anyagot vesztő fekete lyukak eltűnésének problémája áthidalható, ha a téridő-szövetet is kvantumnak tekintjük.

Az univerzum nagy rejtélye: a sötét anyag

A sötét anyag a tudomány egyik legnagyobb rejtélye. Nem tudni miből áll, hiszen láthatatlan, nem bocsát ki semmit, nem veri vissza a fényt, és nem is blokkolja azt. Az univerzumban való jelenlétét csak a normál anyagra gyakorolt gravitációs hatása mutatja ki.

A kvantummechanika nagy kérdése, mint például a sötét anyag problematikája, még megoldásra várnak
A kvantummechanika nagy kérdése, mint például a sötét anyag problematikája, még megoldásra várnakForrás: CERN

Egyes feltételezések szerint lehetséges, hogy a sötét anyag az ősi tömegüket fokozatosan elvesztő fekete lyukak Planck-tömegű maradványának tekinthető.

A 1960-as 1970-es évek elméleti munkái azt sugallták,

hogy fekete lyukak másodlagosan az ősrobbanásból is származhatnak,

mivel a kezdeti forróságban fluktuálódott az anyagsűrűség, és az univerzum nagyon gyorsan inflálódott.

A cikket tovább olvashatod az origo.hu oldalon.