Могла ли четырёхмерная чёрная дыра породить нашу трёхмерную Вселенную?

Александр Березин
Итоги наблюдений за Вселенной силами космической обсерватории Планк вызвали затруднения даже у тех физиков, которые сомневаются в реальности Большого взрыва.
Ниайеш Афшорди (Niayesh Afshordi), астрофизик из Института теоретической физики Периметр (Канада), разрабатывает модель возникновения Вселенной, в которой нет места Большому взрыву (БВ). Чем ему не нравится теория БВ? Всё, что физики знают о сингулярности, это то, что там могут водиться драконы, как писали на неведомых землях средневековые картографы, замечает учёный. И действительно, известные законы почти ничего не говорят о сингулярности, которая закончилась Большим взрывом и появлением Вселенной, разве что материя тогда была сжата до бесконечной плотности.
Кроме того, с его точки зрения, довольно сложно объяснить, как именно БВ мог оставить после себя Вселенную с почти полностью равномерной температурой во всех направлениях.
Если вокруг обычной чёрной дыры горизонт событий является двумерной поверхностью, то для четырёхмерной он будет трёхмерным, то есть потенциально способным породить целую Вселенную. (Иллюстрация Victor de Schwanberg / Science Photo Library.) Большинство космологов считает, что на этот вопрос уже есть ответ. Вскоре после рождения Вселенной её начало раздувать со скоростью, формально превышавшей световую (инфляция). Именно таким образом район с относительно равномерной температурой оказался растянут на всё мироздание, существующее сегодня. Тем не менее, по мнению Ниайеша Афшорди, БВ был так хаотичен, что неясно, был ли хотя бы небольшой гомогенный участок, с которого инфляция могла начать свою работу.
Поэтому в своём недавнем исследовании он и его коллеги обратились к гипотезе, выдвинутой в 2000 году физиками из Германии. В той модели трёхмерная Вселенная считается струной, дрейфующей через основную Вселенную четырёхмерную, в которой наша является лишь одной струной.
Группа г-на Афшорди предполагает, что в такой четырёхмерной Вселенной должны быть собственные четырёхмерные звёзды, часть которых при определённых условиях коллапсирует, порождая четырехмерные же чёрные дыры (ЧД). При таком схлопывании звезда взрывается, внешние слои разлетаются во все стороны, а ядро падает само на себя, образуя сверхкомпактный объект.
В нашей (известной нам) Вселенной ЧД окружена сферической по форме поверхностью, называемой горизонтом событий. Это имя дано ей по очевидной причине: всё, что попадает за горизонт, оттуда уже не возвращается.
Однако для континуума с ещё одним измерением горизонт событий описываться не двумерной геометрией, а трёхмерной, имея форму, известную как гиперсфера. При этом выброшенные при коллапсе 4D-светила внешние слои образуют трёхмерную струну вокруг трёхмерного же горизонта событий, и эта струна будет медленно расширяться.
По мнению астрономов, наша Вселенная может быть именно такой струной, а её расширение и есть регистрируемое расширение Вселенной. Выводы из такой модели следуют самые экзотические. Астрономы измерили это расширение и экстраполировали его обратно, в результате чего пришли к выводу, что Вселенная началась Большим взрывом, рассказывает г-н Афшорди. Но это был просто мираж.
В таком мироустройстве легко объяснить относительную равномерность облика Вселенной: за огромное (или даже бесконечно большое) время в прошлом вполне могло быть достигнуто состояние теплового равновесия.
Однако в столь хорошо разработанной теории есть проблемы. Как вы хорошо знаете, в 2013 году Европейское космическое агентство опубликовало данные Планка, которые показали, что реликтовое излучение демонстрирует слабые температурные флуктуации. Эта картина поддерживает скорее более традиционную теорию инфляции и Большого взрыва, заложенную в начале 1980-х В. Мухановым. Таким образом, итоги расчётов по модели Вселенной как последствия образования чёрной дыры в многомерной над-Вселенной отклоняются от таких данных на 4%. Тем не менее в принципе дальнейшая настройка модели способна преодолеть это расхождение. Да и у классической физики налицо некоторые проблемы с наблюдениями Планка, оттого трудности группы г-на Афшорди не выглядят чем-то исключительным.
Ключевым методом разрешения таких противоречий его коллектив считает признание факта инфляции через его трактовку как движения Вселенной через пространство над-Вселенной. Разработкой этого сценария учёные и намерены заняться в ближайшее время.
С препринтом рассмотренного исследования можно ознакомиться здесь.
Подготовлено по материалам Nature News.

Источник: 
Компьюлента