Находится ли Вселенная внутри чёрной дыры?

Гипотеза, нарушающая привычную картину мира

Вращение некоторых ранних галактик может быть ключом к пониманию того, что вся наблюдаемая Вселенная существует внутри чёрной дыры — за исключением, конечно, всех свидетельств обратного.

В сегодняшнем мрачном медиапейзаже, где достоверные новости соседствуют с буйными фантазиями чат-ботов и лавинообразной эпидемией дезинформации в социальных сетях, само собой разумеется: нельзя верить всему, что читаешь.

Это особенно справедливо в отношении громких заявлений, касающихся всей Вселенной. Например, в недавней статье смело утверждается, что мы можем жить внутри гигантской чёрной дыры. Хотя космологи всегда открыты к новым и захватывающим идеям — и подобный вывод имел бы колоссальные последствия, — мы должны быть крайне осторожны, не делая поспешных выводов без достаточных доказательств.

Исследование Лиора Шамира

Статья, автором которой является Лиор Шамир, специалист по информатике из Университета штата Канзас, была опубликована в марте в Monthly Notices Королевского астрономического общества — престижном журнале с почти двухсотлетней историей. На первый взгляд, исследование Шамира выглядит как убедительное доказательство: изучая выборку галактик из обширного обзора, выполненного с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), он обнаружил, что примерно две трети из них вращаются по часовой стрелке, как и Млечный Путь, а оставшаяся треть — против часовой стрелки.

Это вызывает недоумение, поскольку один из основных принципов космологии гласит: на достаточно больших межгалактических масштабах свойства и структура Вселенной должны быть одинаковыми во всех направлениях. То есть мы ожидаем примерно равного числа галактик, вращающихся в противоположных направлениях, независимо от направления наблюдения.

Обнаруженный Шамиром дисбаланс, по его мнению, может указывать на то, что мы живём во вращающейся Вселенной. Хотя он рассматривает несколько возможных объяснений, основное внимание он уделяет гипотезе, согласно которой Вселенная находится внутри гигантской чёрной дыры. Поскольку чёрные дыры по своей природе вращаются, они могли бы сообщать слабое вращение всей Вселенной, что в конечном итоге проявляется в виде изменения направления вращения отдельных галактик.

Космологические парадоксы и исторические модели

Космологи были бы в восторге, если бы хотя бы одно из этих предположений оказалось верным — что Вселенная вращается или что она действительно находится внутри гигантской чёрной дыры. Такие открытия открыли бы невероятные перспективы для новых исследований и, возможно, помогли бы объяснить такие загадки, как тёмная энергия или аномалии в измерениях постоянной Хаббла. По крайней мере, большинству из нас было бы интересно обсудить это на свидании.

На самом деле астрономы экспериментируют с обеими концепциями уже почти сто лет. В 1949 году выдающийся математик Курт Гёдель, давний друг Альберта Эйнштейна, нашёл точное аналитическое решение уравнений общей теории относительности, описывающее вращающуюся Вселенную. Интересно, что в этой модели допускались путешествия назад во времени, что Гёдель использовал, чтобы указать на потенциальные изъяны в теории Эйнштейна.

Сходства и различия между чёрной дырой и Вселенной

А как только астрофизики убедились, что чёрные дыры — не просто теоретическая абстракция, а реальные объекты, возникающие в результате коллапса звёзд, возник вопрос: а не может ли вся Вселенная находиться внутри одной из них? Сходство действительно поразительное. В основе чёрных дыр лежит сингулярность — точка бесконечной плотности. Если прокрутить ход времени назад, то и у Вселенной есть подобная сингулярность — момент Большого взрыва. У чёрных дыр есть горизонт событий — односторонняя граница, за которой даже свет не может вырваться наружу. У Вселенной же есть космологический горизонт — предел, за который мы не можем заглянуть из-за конечной скорости света и расширения космоса.

Но, к сожалению, на этом сходство заканчивается. Сингулярность Большого взрыва — это не точка в пространстве, как в случае с чёрной дырой. Это момент в прошлом. Кроме того, внутри чёрной дыры всё устремляется к сингулярности, в то время как наша Вселенная, напротив, расширяется.

Белые дыры и теория Эйнштейна–Картана

Один из способов представить чёрную дыру в виде аналогии с Вселенной — это изменить уравнения общей теории относительности. Одна из таких модификаций — теория Эйнштейна–Картана — вводит дополнительный источник отталкивающей гравитации, вызванной кручением. В обычных условиях это кручение не проявляется. Однако в экстремальных ситуациях, например при коллапсе звезды, оно может предотвратить образование сингулярности. В таком случае чёрная дыра превращается в мост к белой дыре — экзотическому объекту, противоположному чёрной дыре: в него невозможно попасть, но он постоянно извергает вещество.

Проблема в том, что белые дыры крайне нестабильны. Они обладают гравитационным притяжением, но ничто не может в них попасть. Поэтому, как только поблизости появляется хоть пылинка, система теряет устойчивость, и белая дыра превращается в чёрную. Вот почему большинство учёных сомневаются в их существовании — они попросту не могут оставаться стабильными.

Возможность существования «вселенской» белой дыры

С другой стороны, возможно, наша расширяющаяся Вселенная и есть своего рода стабильная белая дыра, образовавшаяся в результате рождения чёрной дыры в другом космосе. И хотя белые дыры — это области с экстремальным гравитационным искривлением, возможно, на космологических масштабах они могут выглядеть «плоскими». Возможно, именно поэтому у этой на первый взгляд странной идеи всё ещё есть сторонники. Напомним, впрочем, что на сегодняшний день у неё нет серьёзных подтверждающих доказательств. Но ведь Вселенная уже не раз удивляла нас. Так что если доказательства когда-нибудь приведут нас к такому выводу, нам придётся признать свою ошибку — и научиться жить с мыслью, что мы внутри чёрной дыры.

Однако текущие данные не указывают на это.

Данные и масштаб исследований

Космологи всерьёз занялись картографированием крупномасштабной структуры Вселенной с конца 1970-х годов. За это время они разработали сложные методы получения изображений огромного количества галактик. В рамках современных проектов, таких как спектроскопический инструмент тёмной энергии (DESI) и телескоп Euclid, по грубым оценкам, мы получили изображения примерно 100 миллионов галактик — из примерно двух триллионов, существующих в наблюдаемой Вселенной.

И на этом фоне парадигмальный вывод Шамира основан на 263 галактиках.