Мы привыкли считать, что Большой взрыв стал началом нашей Вселенной. Однако существует иная гипотеза, согласно которой Большой взрыв мог быть результатом отскока материи от коллапсирующей черной дыры — и мы до сих пор можем находиться внутри нее.
Согласно теории, предложенной группой ученых под руководством Энрике Гастаньяги из Портсмутского университета, то, что мы называем Большим взрывом, на самом деле представляет собой «Большой отскок». Материя, которая попадает в гигантскую черную дыру, сжимается до определенного предела, а затем отскакивает и начинает расширяться, создавая нашу Вселенную. «Иными словами, вся наша наблюдаемая Вселенная может находиться внутри колоссальной черной дыры, образовавшейся в еще более крупной Вселенной», — объясняет Гастаньяга.
Традиционная космология предполагает, что коллапсирующая материя образует бесконечно плотную точку — сингулярность. Однако новое исследование показывает, что квантовый принцип запрета Паули не позволяет материи сжиматься до такой степени. Этот принцип утверждает, что две идентичные частицы не могут находиться в одном и том же состоянии одновременно, что ограничивает плотность упаковки материи.
«Внутри черной дыры принцип запрета продолжает действовать», — говорит Гастаньяга. «Он предотвращает коллапс материи в точку. Вместо этого он замедляет коллапс, останавливает его при высокой плотности и вызывает отскок, полностью избегая сингулярности».
Модель «Вселенной-черной дыры» элегантно разрешает несколько ключевых вопросов современной космологии. Она объясняет период инфляции — сверхбыстрого расширения Вселенной сразу после Большого взрыва — и природу темной энергии, не вводя дополнительных неизвестных компонентов.
«Одной из причин привлекательности данной модели является ее простота: она объясняет космическое расширение, инфляцию и темную энергию, используя лишь гравитацию и квантовую механику — никаких дополнительных предположений или незнакомых ингредиентов», — подчеркивает Гастаньяга.
Если теория окажется верной, это будет означать, что мы обитаем внутри черной дыры, которая сама находится в более масштабной вселенной. Более того, некоторые черные дыры в нашей Вселенной могут содержать свои собственные мини-космосы. «Вы можете представить это как вложенную структуру — черные дыры внутри черных дыр, как матрешки», — поясняет Гастаньяга.
Однако не каждая черная дыра содержит вселенную. Размер черной дыры определяет, сколько времени есть у крошечного творения для развития. Большие черные дыры позволяют формироваться структурам — галактикам, звездам, планетам, тогда как маленькие приводят к вселенным, которые расширяются или коллапсируют слишком быстро.