Внутри черной дыры. Астроном Николай Горькавый нашел центр Вселенной

На эту тему «Южноуральская панорама» публиковала интервью с нашим земляком — известным ученым и писателем. В своей новой работе, опубликованной недавно в журнале Королевского астрономического общества (Великобритания), исследователи пошли дальше: по их мнению, нам только кажется, что Вселенная расширяется с ускорением, и повинна в этой иллюзии гигантская черная дыра.

Две большие разницы

— Николай Николаевич, что привело вас к мысли об относительности ускоренного расширения Вселенной?

— В статье 2016 года мы показали, что если гравитационная масса объекта меняется, то кроме обычного ньютоновского ускорения вокруг него возникает дополнительная сила. Она падает обратно пропорционально расстоянию от объекта, то есть медленнее, чем ньютоновская сила, зависящая от квадрата расстояния. Поэтому новая сила должна доминировать на больших дистанциях. При обсуждении этих результатов мы высказали дополнительные гипотезы, или, скорее, надежды, что найденная антигравитация отвечает как за разлет Вселенной, так и за ускорение ее расширения в глазах сопутствующих наблюдателей, то есть нас с вами. Во время работы над второй статьей мы обнаружили, что реальность сложнее наших надежд. Да, найденная антигравитация отвечает за Большой взрыв, но едва заметное ускорение космологического расширения будет иметь наблюдаемый знак только тогда, когда какая-то часть массы Вселенной растет, а не уменьшается. В своих рассуждениях мы не учли, что динамика космологического расширения выглядит очень различно с точки зрения неподвижного наблюдателя и для сопутствующих наблюдателей, сидящих в разлетающихся галактиках.

Таким образом, математика приводит к следующей картине эволюции Вселенной. Из-за слияния черных дыр и перехода их массы в гравитационные волны масса коллапсирующей Вселенной прошлого цикла резко уменьшилась, и возникла сильная антигравитация, вызвавшая Большой взрыв. Эта антигравитация потом уменьшилась и сменилась гипергравитацией из-за роста огромной черной дыры, возникшей в центре Вселенной. Именно этот рост Большой черной дыры вызвал растяжение наблюдаемой вокруг нас части Вселенной. Этот эффект был интерпретирован наблюдателями как ускорение расширения, но на самом деле это неравномерное торможение разлета. Ведь если в колонне автомобилей задняя машина отстает от передней, то это может означать как ускорение первой машины, так и торможение задней. С математической точки зрения влияние растущей Большой черной дыры вызывает появление в уравнениях Фридмана (Александр Фридман — российский математик, автор теории нестационарной Вселенной. — Прим. ред.) так называемой космологической постоянной, отвечающей за наблюдаемое ускорение разбегания галактик. Мы вычислили ее в рамках классической теории гравитации, и она хорошо согласуется с данными спутника «Планк».

Глубока ли кроличья нора?

— Как появилась эта Большая черная дыра?

— Ряд исследователей выдвинули модель, по которой темная материя, которая, например, вызывает ускоренное вращение галактик, состоит из черных дыр. Если черные дыры составляют основную часть барионной массы космоса, то при сжатии Вселенной до размера в несколько световых лет эти черные дыры будут активно сливаться друг с другом, сбрасывая значительную долю своей массы в гравитационные волны. В результате общая масса Вселенной резко упадет, а на месте слияния облака мелких дыр останется огромная черная дыра размером порядка светового года и с массой в триллионы масс Солнца. Она непременный результат коллапса Вселенной и слияния черных дыр, и после Большого взрыва она начинает расти, поглощая гравитационное излучение и любую материю вокруг.

— Как далеко от нас и где именно она находится?

— Мы полагаем, что на расстоянии порядка 50 миллиардов световых лет. Целая серия независимых исследований говорит об анизотропии различных космологических явлений, и многие из них указывают на область неба возле тусклого созвездия Секстант. В космологии даже появился термин «дьявольская ось». По современной величине ускоренного расширения Вселенной можно оценить размер Большой черной дыры в миллиард световых лет, что дает ее массу в 6 х 10^54  граммов, или в миллиарды триллионов солнечных масс. То есть она выросла в миллиард раз с момента своего возникновения! Но и эту информацию о массе Большой черной дыры мы получили с запозданием на миллиарды лет. В реальности Большая черная дыра уже значительно больше, но насколько, сказать трудно, нужны дополнительные исследования.

— Что бы мы увидели, если бы могли слетать к этой БЧД? Можно ли в нее нырнуть и что мы найдем под ее поверхностью?

— Насчет внутреннего пространства черных дыр даже в учебниках приводится масса противоречивой информации. Многие думают, что на границе черных дыр всех нас непременно разорвет приливными силами на мелкие ленточки — возникло даже словечко «спагеттифицирование». На самом деле приливные силы на краю очень большой черной дыры совершенно незаметны, и для падающего наблюдателя процесс пересечения границы черной дыры ничем не примечателен. Я полагаю, что под поверхностью Большой черной дыры мы увидим практически такую же Вселенную — те галактики, которые нырнули в нее пораньше. Главным различием будет смена разбегания галактик на их сближение.

Космическая матрешка

— Если эта черная дыра растет, то однажды она засосет в себя всю остальную материю. Что случится тогда?

— Граница Большой черной дыры уйдет на границу наблюдаемой Вселенной, и ее судьба перестанет нас волновать. А Вселенная внутри дыры вступит во вторую фазу своего цикла, когда расширение сменяется сжатием. В этом нет ничего трагического, потому что на сжатие уйдут примерно те же многие миллиарды лет, которые потребовались для расширения. Разумные существа данного цикла почувствуют проблемы через десятки миллиардов лет, когда температура реликтового излучения вырастет настолько, что планеты будут перегреваться от теплого ночного неба. Когда нынешняя Вселенная сожмется до размера в несколько световых лет, то она снова сбросит свою массу, что вызовет Большой взрыв. Начнется новый цикл расширения, а в центре Вселенной появится свеженькая Большая черная дыра.

— Когда, по-вашему, должно произойти сваливание Вселенной в БЧД?

— Трудно сказать, на какой точно стадии своего цикла мы находимся, для этого нужно строить конкретные космологические модели с заданным количеством барионов, черных дыр, гравитационных волн и других видов излучения. Когда нас настигнет граница растущей Большой черной дыры? Расчеты показывают, что она непременно выйдет на сверхсветовой режим расширения. Это не нарушает теорию относительности, потому что граница черной дыры не является материальным объектом. Но эта сверхсветовая скорость означает, что наша встреча может произойти в любой момент: мы не сможем засечь ее приближение по каким-то наблюдениям, которые ограничены скоростью света.

— Что говорит о справедливости предложенной вами модели Вселенной?

— Мы не строим новую космологию, мы просто вставляем недостающие динамические пружины в хорошо разработанную классическую космологию, делая ее частью обычной физики. Сейчас она не содержит никаких предположений о квантовой гравитации, о лишних пространственных измерениях и о темных сущностях вроде «инфляции», «вакуумных фазовых переходов», «темной энергии» и «темной материи». Она работает только в рамках хорошо проверенной теории гравитации Эйнштейна, используя лишь известные компоненты космоса вроде черных дыр и гравитационных волн. Так как она хорошо объясняет наблюдаемые явления, то это делает ее совершенно обязательной — согласно принципам науки. Моделей много, а реальность одна. Возрожденная классическая космология поразительно элегантна и проста, поэтому я полагаю, что мы узнали истинный способ существования Вселенной.