Velký třesk je často popisován jako explozivní zrod vesmíru - jedinečný okamžik, kdy vznikl prostor, čas a hmota. Co když to ale vůbec nebyl počátek? Co když náš vesmír vznikl z něčeho jiného – z něčeho známějšího a zároveň radikálnějšího. Nová teorie navrhuje, že velký třesk může být výsledkem gravitačního zhroucení nebo kolapsu, který vytvořil masivní černou díru.
Lucifer
V novém článku publikovaném v časopise Physical Review D je navržena pozoruhodná alternativa. Výpočty naznačují, že velký třesk nebyl počátkem všeho, ale spíše výsledkem gravitačního zhroucení nebo kolapsu, který vytvořil velmi masivní černou díru – a následoval odraz v jejím nitru. Tato myšlenka, která se nazývá vesmír černých děr, nabízí radikálně odlišný pohled na počátky vesmíru, a přitom je zcela podložena známou fyzikou a pozorováními.
Aby vysvětlili velkorozměrovou strukturu vesmíru, zavedli fyzici do raného vesmíru krátkou fázi rychlého rozpínání zvanou kosmická inflace, která byla poháněna neznámým polem se zvláštními vlastnostmi. Později, aby vysvětlili dnes pozorované zrychlující se rozpínání, přidali další „záhadnou“ složku: temnou energii. Stručně řečeno, standardní model kosmologie funguje dobře – ale jen díky tomu, že zavádí nové složky, které jsme nikdy přímo nepozorovali.
Nový model se těmito otázkami zabývá z jiného úhlu – pohledem dovnitř, nikoli ven. Místo toho, abychom vycházeli z rozpínajícího se vesmíru a snažili se vysledovat, jak vznikl, uvažujeme o tom, co se stane, když se příliš hustý soubor hmoty pod vlivem gravitace zhroutí. To je známý proces: hvězdy se hroutí do černých děr, které patří k nejlépe pochopeným objektům ve fyzice. Co se však děje uvnitř černé díry, za horizontem událostí, z něhož nemůže nic uniknout, zůstává záhadou.
V roce 1965 britský fyzik Roger Penrose dokázal, že za velmi obecných podmínek musí gravitační kolaps vést k singularitě. Tento výsledek, rozšířený Stephenem Hawkingem a dalšími, je základem myšlenky, že singularity – jako byla ta při velkém třesku – jsou nevyhnutelné. Tato myšlenka inspirovala Hawkinga k napsání světového bestselleru Stručná historie času: Od velkého třesku k černým dírám. Je tu však jedna námitka. Tyto „věty o singularitě“ se opírají o „klasickou fyziku“, která popisuje běžné makroskopické objekty. Pokud zahrneme vlivy kvantové mechaniky, která ovládá drobný mikrokosmos atomů a částic, což je při extrémních hustotách nutné, může se příběh změnit.
Autoři nového modelu tvrdí, že gravitační kolaps nemusí končit singularitou. Nalezli přesné analytické řešení – matematický výsledek bez aproximací. Ten ukazuje, že s přibližováním se k potenciální singularitě se velikost vesmíru mění jako (hyperbolická) funkce kosmického času. Toto jednoduché matematické řešení popisuje, jak může kolabující oblak hmoty dosáhnout stavu vysoké hustoty a poté se odrazit a vyrazit ven do nové rozpínající se fáze.
Jak je ale možné, že Penroseovy věty takové výsledky zakazují? Za všechno může pravidlo zvané kvantový vylučovací princip, které říká, že žádné dvě identické částice známé jako fermiony nemohou zaujímat stejný kvantový stav (například úhlový moment hybnosti nebo „spin“). Toto pravidlo zabraňuje tomu, aby se částice v kolabující hmotě neomezeně stlačovaly. Výsledkem je, že se kolaps zastaví a zvrátí. Odraz je nejen možný – za správných podmínek je nevyhnutelný.
Důležité je, že k tomuto odrazu dochází výhradně v rámci obecné teorie relativity, která platí pro velká měřítka, jako jsou hvězdy a galaxie, v kombinaci se základními principy kvantové mechaniky – nejsou zapotřebí žádná exotická pole, další rozměry nebo spekulativní fyzika. Na druhé straně odrazu se objeví vesmír, který je pozoruhodně podobný našemu. Ještě překvapivější je, že odraz přirozeně vytváří dvě samostatné fáze zrychlené expanze – inflaci a temnou energii – poháněné nikoli hypotetickými poli, ale fyzikou samotného odrazu.
Tento model řeší více než jen technické problémy standardní kosmologie. Mohl by také vrhnout nové světlo na další hluboké záhady v našem chápání raného vesmíru – například na vznik supermasivních černých děr, povahu temné hmoty nebo hierarchický vznik a vývoj galaxií.
Tyto otázky budou zkoumat budoucí vesmírné mise, jako je Arrakihs, která bude studovat rozptýlené prvky, jako jsou hvězdná hala (sférická struktura hvězd a kulových hvězdokup obklopujících galaxie) a satelitní galaxie (menší galaxie, které obíhají kolem větších), které jsou tradičními dalekohledy ze Země obtížně zjistitelné a pomohou nám pochopit temnou hmotu a vývoj galaxií.
Tyto jevy mohou být také spojeny s reliktními kompaktními objekty - jako jsou černé díry - které vznikly během fáze kolapsu a přežily odraz. Vesmír černých děr také nabízí nový pohled na naše místo ve vesmíru. V tomto rámci se celý náš pozorovatelný vesmír nachází uvnitř černé díry, která vznikla v nějakém větším „mateřském“ vesmíru.
Zdroj: Live Science, What if the Big Bang wasn't the beginning? New research suggests it may have taken place inside a black hole
Můj dodatek
Podobné teorie jsem už tady několikrát zmiňoval. Viz například Cyklický model vesmíru – Ekpyrosis, Vesmír prý nezačal Velkým třeskem, Co bylo před Velkým třeskem?, Co když vesmír neměl počátek. Z posledního článku cituji:
Obecně se tvrdí, že náš vesmír měl začátek v tzv. Velkém třesku. Před Velkým třeskem nebylo nic, tedy ani čas, ani prostor, prostě vůbec nic. Až tak jednoduše to však nebylo míněno. Šlo pouze o náš vesmír a jeho teorii, která se zpočátku vůbec nezajímala, co bylo předtím, než z čeho a jak vznikl. V zájmu teorie našeho vesmíru to bylo nepodstatné, protože se bez tohoto náhledu „pod pokličku“ nejen obešla, ale neuměla by s tím nijak poradit. Náš vesmír prostě vznikl v čase nula, a od této chvíle začaly fungovat fyzikální zákony, kterým se můžeme naučit porozumět. Jenže se našli tací, kterým se tohle omezení nelíbilo, a začali dumat, jak se ho zbavit.
06.06.2025, 00:00:00 Publikoval Luciferkomentářů: 0