Hubble'i kosmoseteleskoobi foto näib tumeda aine jaotust galaktikaparves Abell 3827 siniste kontuurjoontena.
(Pilt: © ESO / R. Massey)
Uued uuringud leiavad, et valged augud, mis on teoreetiliselt mustade aukude täpsed vastandid, võivad moodustada suurema osa salapärasest tumedast ainest, mis arvatakse olevat suurem osa universumi ainest. Ja mõned neist veidratest valgetest aukudest võivad eelneda isegi Suurele Paugule, ütlesid teadlased.
Mustad augud omavad nii võimsaid gravitatsioonilisi tõmbeid, et isegi kerge, universumi kiireim asi, ei pääse neist välja. Nähtamatut sfäärilist piiri, mis ümbritseb musta augu südamikku, mis tähistab selle tagasitulekukohta, nimetatakse selle sündmuse horisondiks. [Pildid: Universumi mustad augud]
Must auk on Einsteini üldrelatiivsusteooria üks ennustus. Teist nimetatakse valgeks auguks, mis on nagu tagumine must auk: kuigi musta augu sündmuse horisondi juurest ei pääse miski, ei pääse midagi valge augu sündmuse horisonti.
Varasemad uuringud on näidanud, et mustad augud ja valged augud on ühendatud, kusjuures aine ja energia satub musta auku, mis võib valgest august välja tulla kas kusagil mujal kosmoses või mõnes muus universumis. 2014. aastal pidas Prantsusmaal Aix-Marseille'i ülikoolis tegutsev teoreetiline füüsik Carlo Rovelli ja tema kolleegid mustade ja valgete aukude ühendamist muul viisil: mustade aukude suremisel võivad need muutuda valgeteks aukudeks.
1970-ndatel arvutas teoreetiline füüsik Stephen Hawking, et kõik mustad augud peaksid kiirgust eraldades massi aurustama. Eeldatakse, et mustad augud, mis kaotavad rohkem massi kui nad võidavad, kahanevad ja kaovad lõpuks.
Rovelli ja tema kolleegid tegid siiski ettepaneku, et kahanevad mustad augud ei saaks kaduda, kui ruumi ja aja kangas oleks kvantne - see tähendab, et need on valmistatud jagamatutest kogustest, mida tuntakse kvantidena. Ruumiaeg on kvant uurimistöös, mille eesmärk on ühendada üldine relatiivsus, mis selgitab gravitatsiooni olemust, kvantmehaanikaga, mis kirjeldab kõigi teadaolevate osakeste käitumist, üheks teooriaks, mis selgitab kõiki universumi jõude .
2014. aasta uuringus soovitasid Rovelli ja tema meeskond, et kui must auk on aurustunud määral, kus see ei saaks enam väheneda, kuna ruumi-aega ei suudetud millekski väiksemaks pigistada, siis surev must auk taastub, moodustades valge auk.
"Me komistasime selle peale, et must auk muutub aurustumise lõppedes valgeks auguks," rääkis Rovelli Space.com-ile.
Tänapäeval arvatakse, et mustad augud tekivad siis, kui massilised tähed surevad supernoovadena tuntud hiiglaslikes plahvatustes, mis suruvad nende laibad lõpmatuseni tihedatesse punktidesse, mida mustade aukude südames nimetatakse singulaarsusteks. Rovelli ja tema kolleegid leidsid varem, et valgeks auguks muutmiseks kulub musta auku, mille mass on võrdne päikesega, umbes kvadriljon korda suurem kui praegune universumi vanus. [Supernova fotod: suurepärased pildid täheplahvatustest]
Eelnev töö 1960ndatel ja 1970ndatel näitas, et ka mustad augud võisid tekkida sekundi jooksul pärast Suurt Pauku juhusliku tiheduse kõikumise tõttu kuumas kiiresti laienevas vastsündinud universumis. Alad, kus need kõikumised koondasid ainet, oleks võinud kokku variseda, moodustades mustad augud. Need niinimetatud ürgsed mustad augud oleksid palju väiksemad kui tähemassiga mustad augud ja oleks võinud surra, et moodustada universumi eluea jooksul valged augud, märkisid Rovelli ja tema kolleegid.
Isegi mikroskoopilise läbimõõduga valged augud võivad ikkagi olla üsna massiivsed, samamoodi nagu liivaterast väiksemad mustad augud võivad kaaluda rohkem kui kuu. Nüüd viitavad Rovelli ja uuringu kaasautor Francesca Vidotto Hispaania Baskimaa ülikoolist, et need mikroskoopilised valged augud võiksid moodustada tumeda aine.
Ehkki arvatakse, et tume aine moodustab viis kuuendikku kogu universumi ainest, ei tea teadlased, millest see koosneb. Nagu nimigi ütleb, on tumeaine nähtamatu; see ei kiirga, ei peegelda ega isegi blokeeri valgust. Selle tulemusel saab tumedat ainet praegu jälgida ainult selle gravitatsioonilise mõju kaudu normaalsele ainele, näiteks tähtede ja galaktikate moodustamisel. Tumeda aine olemus on praegu teaduse üks suurimaid saladusi.
Tumeda aine paikne tihedus, nagu viitas tähtede liikumine päikese lähedal, on umbes 1 protsent päikese massist kuupmeetri kohta, mis on umbes 34,7 kuupmeetrit valgusaastat. Selle valgete aukudega tiheduse arvestamiseks arvutasid teadlased välja ühe pisikese valge augu - palju väiksem kui prooton ja umbes miljon grammi grammi, mis võrdub massiga "pool tolli juustest", Rovelli ütles - on vaja 2400 kuupkilomeetri (10 000 kuupkilomeetri) kohta.
Need valged augud ei eraldaks mingit kiirgust ja kuna need on palju väiksemad kui valguse lainepikkus, oleksid nad nähtamatud. Kui prooton mõjub ühele neist valgetest aukudest, siis valge auk "lihtsalt põrkub minema", ütles Rovelli. "Nad ei saa midagi alla neelata." Ta lisas, et kui ühte neist valgetest aukudest peaks tekkima must auk, oleks tulemuseks üks suurem must auk. Justkui poleks aegade algusest pärit nähtamatute, mikroskoopiliste valgete aukude idee piisavalt metsik, vihjasid Rovelli ja Vidotto, et mõned valged augud selles universumis võiksid enne Suurt Pauku eelneda. Tuleviku uurimistöös uuritakse, kuidas sellised varasema universumi valged augud võivad aidata selgitada, miks aeg voolab ainult edasi praeguses universumis ja mitte ka vastupidiselt, ütles ta.
Rovelli ja Vidotto kirjeldasid oma järeldusi veebis 11. aprillil paberil, mis esitati Gravity Research Foundationi iga-aastasele gravitatsioonialase esseevõistluse konkursile.
