Sebuah teori fisika baru menunjukkan bahwa lubang hitam adalah kunci dari siklus ekspansi dan kontraksi alam semesta

Alam semesta mengembang. Tak seorang pun dengan pengalaman apapun dalam astronomi atau fisika tidak setuju dengan fakta ini.

Demikian pula, tidak ada yang benar-benar tidak setuju bahwa pada suatu saat miliaran tahun ke depan, alam semesta akan mengembang sejauh ini– Kehabisan energi untuk ekspansi lebih lanjut. Pada titik ini, sesuatu harus berubah. Di sinilah kontroversi dimulai.

Ada kerutan baru dalam argumen kosmologis itu, dan itu kacau. berdasarkan Studi baru Dari kosmolog Daniela Pérez dan Gustavo Romero, keduanya dari Institut Sinar-X Argentina, alam semesta telah mengembang dan berkontraksi berulang kali, dan lubang hitam besar adalah satu-satunya hal yang bertahan dari siklus penghancuran dan pembaruan tanpa akhir ini. Siklus ini adalah bagian dari apa yang disebut kosmolog sebagai potensi “pantulan kosmik”.

Model matematika lubang hitam teoretis adalah fokus dari studi Perez dan Romero yang telah diulas sejawat, yang diterbitkan bulan lalu di jurnal ilmiah. tinjauan fisik d.

“Hasil utama kami adalah bahwa solusi tersebut mewakili lubang hitam dinamis yang ada di semua periode model regresi kosmologis,” tulis mereka.

Dengan kata lain, lubang hitam Perez dan Romero bertahan bahkan ketika segala sesuatu di sekitarnya musnah saat alam semesta runtuh dalam perjalanan menuju pemulihan terakhir.

Ini adalah penemuan yang menarik. Leandros Perivolaropoulos, seorang fisikawan di Universitas Ioannina di Yunani yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan kepada The Daily Beast bahwa pertanyaan tentang peran lubang hitam di alam semesta yang memantul adalah “jelas menarik,” dan “makalah ini dapat dilihat sebagai upaya awal untuk mengatasinya.” .

Tapi hati-hati: ada banyak asumsi yang dibuat dalam argumen Perez dan Romero. Ada kemungkinan bahwa saat alam semesta memantul dari kontraksi ke ekspansi, semua aturan yang memandu pemahaman kita tentang fisika keluar dari jendela. Mungkin kita mencoba memahami yang tak terduga.

“Relativitas umum itu sendiri rusak dalam singularitas lubang hitam dan singularitas pantulan,” kata Perivolaropoulos. “Jadi kesimpulan apa pun berdasarkan itu tidak bisa dianggap serius.”

Dengan kata lain, saat alam semesta runtuh ke ukuran terkecilnya tepat sebelum memantul, gravitasi akan berhenti bekerja secara normal. Inilah yang kami maksud dengan singularitas: pengecualian terhadap hukum fisika. Kami tidak tahu bagaimana perilaku lubang hitam ketika aturan tidak ada.

Perivolaropoulos menambahkan bahwa metode Perez dan Romero “memiliki potensi besar untuk perbaikan, secara halus.”

Agar jelas, gagasan dasar bahwa alam semesta mengembang dan menyusut berulang kali bukanlah hal baru. Regresi kosmik adalah salah satu dari beberapa teori terkemuka di kalangan kosmolog yang mempelajari asal usul dan nasib alam semesta.

Faktanya, setidaknya satu tim ilmuwan percaya bahwa alam semesta kita yang berusia 13,7 miliar tahun berada di akhir fase ekspansi terbarunya, dan Anda dapat mulai berkontraksi lagi Dalam seratus juta tahun atau lebih, ia sedang menuju lompatan baru dalam beberapa miliar atau puluhan miliar tahun.

Teori alternatif tentang cara alam semesta mungkin berakhir termasuk alam semesta melambat dan membeku, runtuh dengan sendirinya atau berputar menjadi alam semesta saku yang tak terhitung jumlahnya. Di tengah semua pilihan, jelas mengapa pemantulan kosmik menarik begitu banyak perhatian. Ini adalah cara yang rapi untuk menjelaskan beberapa hal aneh yang kita lihat di sekitar kita di luar angkasa.

Pertama, ini mungkin membantu menjelaskan mengapa ada gumpalan benda aneh yang tersebar di alam semesta yang sebagian besar kosong secara seragam. galaksi. bintang. planet. Rakyat. Ketidakteraturan dalam ruang adalah produk sampingan dari ekspansi dan kontraksi yang tak terbatas.

Pantulan mungkin juga masuk akal untuk lubang hitam terbesar. Secara khusus, keragaman “luar biasa” yang miliaran kali lebih besar dari Matahari kita dan yang memberikan gaya gravitasi yang begitu kuat pada ruang di sekitar mereka sehingga bahkan cahaya pun tidak dapat melarikan diri.

Sejauh ini, kami telah mendeteksi dua lubang hitam besar ini menggunakan satu set teleskop radio global baru yang disebut teleskop cakrawala peristiwa. satu diamati Di pusat galaksi kita, Bima Sakti. adalah yang lain Terlihat di jantung Messier 87Sebuah galaksi 54 juta tahun cahaya jauhnya.

Sebuah lubang hitam berisi hal yang paling dekat dengan singularitas – pengecualian untuk aturan fisika yang diterima – yang dapat kita amati secara langsung dengan teleskop kita. Di jantung lubang hitam gelap yang sangat padat, pemahaman kita tentang alam semesta sedang runtuh. Seperti yang dikatakan Perivolaropoulos.

Ada sesuatu yang istimewa tentang sesuatu yang besar dan intens ini. Ini adalah sesuatu yang istimewa yang mungkin membantu lubang hitam terbesar bertahan setiap kali alam semesta memantul kembali dan segala sesuatu yang lain dipadatkan menjadi semacam adonan lembut materi dan energi.

Kelangsungan hidup mereka mungkin menjadi kuncinya. Mungkin, mungkin saja, bukan kebetulan bahwa lubang hitam bertahan, dan mempertahankan keanehan uniknya, ketika segala sesuatu di sekitarnya menyusut menjadi homogen. Lubang hitam mungkin menjadi salah satu alasan mengapa alam semesta dapat bangkit kembali Kembali Setelah itu berkontraksi sekali setiap 30 miliar tahun atau lebih.

Menurut Perez dan Romero, ada alasan untuk percaya bahwa lubang hitam besar, yang masih utuh setelah pemantulan kosmik, membantu alam semesta membangun kembali dengan mengembalikan materi ke ruang angkasa dan mencampur materi yang baru berkembang dengan energinya.

“Jika lubang hitam melewati pantulan, mereka dapat menyebabkan gangguan yang akan mengarah pada pembentukan struktur dan pembentukan awal galaksi yang berkembang,” tulis mereka. Lubang hitam dapat bertindak sebagai mesin penciptaan atau konfigurasi ulang, jika Anda mau – membantu membentuk galaksi, bintang, dan planet menjadi galaksi yang memantul.

Itu ide yang menarik. Terutama mengingat teori lain yang telah mendapatkan kredibilitas (sejajar dengan gagasan pemantulan kosmik) bahwa ada lubang hitam supermasif di pusat setiap galaksi. Kami belum menemukan semuanya.

Agar adil, Perez dan Romero bukanlah kosmolog pertama yang mengeksplorasi hubungan antara alam semesta yang memantul dan lubang hitam supermasif. Bernard Carr dan Timothy Clifton dari Queen Mary University of London, bersama dengan Alan Cooley dari Dalhousie University di Kanada, Itu ditulis tentang Lubang hitam telah bertahan dari pantulan kosmik selama bertahun-tahun sekarang. “Matematika yang kami lakukan menunjukkan itu mungkin,” kata Cooley kepada The Daily Beast.

Perbedaannya adalah, dalam model dari Cooley dan rekan-rekannya, lubang hitam tertanam di struktur sekitarnya dari alam semesta yang menyusut daripada terkandung di dalamnya. Ini akan memudahkan lubang hitam untuk bertahan bahkan ketika benda-benda di dalam struktur alam semesta runtuh dengan sendirinya.

Dalam pemikiran Perez dan Romero, lubang hitam memang seperti itu dalam struktur. “Mereka melihat model yang sedikit berbeda,” kata Cooley. Dalam konsep alam semesta yang rebound ini, lubang hitam lebih kuat daripada yang pernah dibayangkan siapa pun sebelumnya—dan mungkin bahkan lebih penting bagi ekspansi baru alam semesta.

Jika ada risiko di sudut kosmologi yang dibagikan Perez dan Romero dengan Cooley dan rekan penulisnya, data keras tentang alam semesta yang memantul dan lubang hitam supermasif cukup lemah. Wahana antariksa kami sangat sedikit dan jarang. Kita hanya bisa melihat sejauh ini dengan teleskop tua.

Untuk mendapatkan perawatan yang lebih baik dari potensi pantulan kosmik yang dibantu lubang hitam, kita perlu menemukan lebih banyak lubang hitam. Terutama yang besar di pusat galaksi. Kita juga membutuhkan pengukuran yang lebih baik dari radiasi latar belakang alam semesta. Pembacaan radiasi yang akurat dapat menunjukkan siklus ekspansi dan kontraksi.

Kabar baiknya adalah bahwa pengamatan ini akan segera mungkin dilakukan. yang baru BICEP .array, sekelompok empat teleskop radio yang sedang dibangun di Kutub Selatan, dapat memberi kita pembacaan radiasi yang baik mulai beberapa tahun mendatang. Dan kita dapat mengharapkan lebih banyak gambar (dan bahkan beberapa film) lubang hitam besar dari Event Horizon Telescope.

Jika kosmolog seperti Perez, Romero, dan Cooley mulai menemukan lubang hitam di mana-mana, serta merekam pola radiasi dari alam semesta yang memantul, kita mungkin perlu mulai berdamai dengan gagasan bahwa segala sesuatu yang dapat kita lihat dan bayangkan jauh lebih unik daripada kami pikir sebelumnya.

Faktanya, kita mungkin hidup di alam semesta versi ketiga, seratus, atau keseribu setelah pantulan berulang, masing-masing didorong sebagian oleh lubang hitam yang semakin besar.