Fordelingen af mørkt stof i galakse-klyngen Abell 3827 fremstår som blå konturlinjer på dette foto af Hubble-rumteleskopet.
(Billede: © ESO / R. Massey)
Hvide huller, som teoretisk er de nøjagtige modsætninger af sorte huller, kunne udgøre en stor del af den mystiske mørke stof, der menes at udgøre det meste af sagen i universet, finder en ny undersøgelse. Og nogle af disse bizarre hvide huller kan endda gå foran Big Bang, sagde forskerne.
Sorte huller besidder tyngdekrafter, der er så kraftige, at ikke engang lys, den hurtigste ting i universet, kan undslippe dem. Den usynlige sfæriske grænse, der omgiver kernen i et sort hul, der markerer sit punkt uden tilbagevenden, er kendt som dens begivenhedshorisont. [Billeder: Black Holes of the Universe]
Et sort hul er en forudsigelse af Einsteins teori om generel relativitet. Et andet er kendt som et hvidt hul, der er som et sort hul i omvendt retning: Mens intet kan flygte fra et sort huls begivenhedshorisont, kan intet komme ind i et hvidt huls begivenhedshorisont.
Tidligere forskning har antydet, at sorte huller og hvide huller er forbundet, med stof og energi, der falder ned i et sort hul, der potentielt kommer ud af et hvidt hul, enten et andet sted i kosmos eller i et andet univers helt. I 2014 foreslog Carlo Rovelli, en teoretisk fysiker ved Aix-Marseille Universitet i Frankrig, og hans kolleger, at sorte huller og hvide huller måske kunne forbindes på en anden måde: Når sorte huller dør, kunne de blive hvide huller.
I 1970'erne beregnet den teoretiske fysiker Stephen Hawking, at alle sorte huller skulle fordampe masse ved at udsende stråling. Sorte huller, der mister mere masse end de vinder, forventes at krympe og i sidste ende forsvinde.
Rovelli og hans kolleger foreslog imidlertid, at krympende sorte huller ikke kunne forsvinde, hvis stoffets rum og tid var kvante - det vil sige lavet af udelelige mængder kendt som kvanta. Rumtid er kvante i forskning, der søger at forene den generelle relativitet, som kan forklare tyngdekraften med kvantemekanik, der kan beskrive opførslen af alle de kendte partikler, til en enkelt teori, der kan forklare alle kræfter i universet .
I undersøgelsen i 2014 foreslog Rovelli og hans team, at når et sort hul først var fordampet til en grad, hvor det ikke kunne krympe yderligere, fordi rumtid ikke kunne presses til noget mindre, ville det døende sorte hul derefter rebound og danne en hvid hul.
"Vi snuble over det faktum, at et sort hul bliver et hvidt hul i slutningen af dens fordampning," fortalte Rovelli til Space.com.
Sorte huller i dag menes at dannes, når massive stjerner dør i gigantiske eksplosioner kendt som supernovas, som presser deres lig ind i de uendeligt tætte punkter, der er kendt som singulariteter i hjertet af sorte huller. Rovelli og hans kolleger anslåede tidligere, at det ville tage et sort hul med en masse, der var lig med solens størrelse, omtrent en kvadrillion gange universets nuværende alder for at omdannes til et hvidt hul. [Supernova-fotos: Fantastiske billeder af stjerneeksplosioner]
Tidligere arbejde i 1960'erne og 1970'erne antydede imidlertid, at sorte huller også kunne have stammet inden for et sekund efter Big Bang på grund af tilfældige svingninger i densitet i det varme, hurtigt ekspanderende nyfødte univers. Områder, hvor disse udsving koncentreret stof sammen kunne have kollapset og dannet sorte huller. Disse såkaldte oprindelige sorte huller ville være meget mindre end sorte huller i stjernemasse og kunne have dødd for at danne hvide huller i universets levetid, bemærkede Rovelli og hans kolleger.
Selv hvide huller med mikroskopiske diametre kunne stadig være ganske massive, ligesom sorte huller, der er mindre end et sandkorn, kan veje mere end månen. Nu antyder Rovelli og studere medforfatter Francesca Vidotto fra universitetet i Baskerlandet i Spanien, at disse mikroskopiske hvide huller kunne udgøre mørke stoffer.
Selvom mørke stoffer menes at udgøre fem-seksendedele af al stof i universet, ved videnskabsmænd ikke, hvad det er lavet af. Som navnet antyder, er mørk stof usynlig; det udsender ikke, reflekterer eller endda blokerer lys. Som et resultat kan mørkt stof i øjeblikket kun spores gennem dets gravitationseffekter på normal stof, såsom det, der udgør stjerner og galakser. Arten af mørk stof er i øjeblikket et af de største videnskabelige mysterier.
Den lokale tæthed af mørkt stof, som antydet af bevægelse af stjerner i nærheden af solen, er ca. 1 procent solens masse pr. Kubik parsec, hvilket er ca. 34,7 kubik lysår. For at tage højde for denne tæthed med hvide huller beregnet forskerne, at et lille hvidt hul - meget mindre end en proton og omkring en milliondel af et gram, hvilket er lig med massen af "en halv tomme af et menneskehår," Rovelli sagde - er nødvendig pr. 2.400 kubik miles (10.000 kubik kilometer).
Disse hvide huller ville ikke udsende nogen stråling, og fordi de er langt mindre end en bølgelængde af lys, ville de være usynlige. Hvis en proton tilfældigvis påvirkede et af disse hvide huller, ville det hvide hul "simpelthen hoppe væk," sagde Rovelli. "De kan ikke sluge noget." Hvis et sort hul skulle støde på et af disse hvide huller, ville resultatet være et enkelt større sort hul, tilføjede han. Som om ideen om usynlige, mikroskopiske hvide huller fra tidens morgen var ikke vild nok, antydede Rovelli og Vidotto endvidere, at nogle hvide huller i dette univers faktisk kunne foregå for Big Bang. Fremtidig forskning vil undersøge, hvordan sådanne hvide huller fra et tidligere univers kan hjælpe med at forklare, hvorfor tiden kun strømmer fremad i dette nuværende univers og ikke også i omvendt retning, sagde han.
Rovelli og Vidotto detaljerede deres fund online 11. april i et papir, der blev forelagt Gravity Research Foundation's årlige konkurrence om essays om gravitation.
