התפלגות החומר האפל באשכול הגלקסיה Abell 3827 מופיעה כקווי מתאר כחולים בתצלום זה על ידי טלסקופ החלל האבל.
(תמונה: © ESO / R. Massey)
מחקר חדש מגלה כי חורים לבנים, שהם תיאורטית הניגודים המדויקים של חורים שחורים, יכולים להוות חלק עיקרי מהחומר האפל המסתורי שנחשב כמרכיב את מרבית החומר ביקום. וכמה מהחורים הלבנים המוזרים האלה עשויים אפילו להקדים את המפץ הגדול, אמרו החוקרים.
לחורים שחורים יש משיכות כבידה חזקות עד כדי כך שאפילו האור, הדבר המהיר ביקום, אינו יכול להימלט מהם. הגבול הכדורי הבלתי נראה שסביב ליבת החור השחור המסמן את נקודת האל-חזור שלו ידוע כאופק האירועים שלו. [תמונות: חורים שחורים של היקום]
חור שחור הוא תחזית אחת לתורת היחסות הכללית של איינשטיין. אחר מכונה חור לבן, שהוא כמו חור שחור הפוך: בעוד ששום דבר לא יכול לברוח מאופק האירועים של חור שחור, שום דבר לא יכול להיכנס לאופק האירועים של חור לבן.
מחקרים קודמים העלו כי חורים שחורים וחורים לבנים קשורים זה לזה, כאשר החומר והאנרגיה נופלים לחור שחור העולה מתוך חור לבן או במקום אחר בקוסמוס או ביקום אחר לחלוטין. בשנת 2014, קרלו רובלי, פיזיקאי תיאורטי מאוניברסיטת אקס-מרסיי בצרפת, ועמיתיו הציעו כי חורים שחורים וחורים לבנים עשויים להיות מחוברים בדרך אחרת: כאשר חורים שחורים מתים, הם עלולים להפוך לחורים לבנים.
בשנות השבעים חישב הפיזיקאי התיאורטי סטיבן הוקינג כי כל החורים השחורים צריכים להתאדות על המסה על ידי פליטת קרינה. חורים שחורים שמאבדים יותר מסת מה שהם משיגים צפויים להתכווץ ולבסוף להיעלם.
עם זאת, רובלי ועמיתיו הציעו כי חורים שחורים מכווצים לא יוכלו להיעלם אם מארג המרחב והזמן היה קוונטי - כלומר עשוי מכמויות בלתי ניתנות לחלוקה המכונה קוונטה. זמן שטח הוא קוונטי במחקר המבקש לאחד את היחסות הכללית, שיכולה להסביר את אופי הכובד, בעזרת מכניקת הקוונטים, שיכולה לתאר את התנהגותם של כל החלקיקים הידועים, לתאוריה אחת שיכולה להסביר את כל כוחות היקום. .
במחקר שנערך בשנת 2014, הציעו רובלי וצוותו כי ברגע שהחור השחור יתאדה עד כדי כך שהוא לא יכול היה להתכווץ עוד יותר מכיוון שלא ניתן לסחוט את זמן החלל למשהו קטן יותר, החור השחור הגוסס ייתהפך מחדש ליצירת לבן חור.
"מעדנו עם העובדה שחור שחור הופך לחור לבן בסוף האידוי שלו", אמר רובלי ל- Space.com.
חורים שחורים בימינו נחשבים להיווצר כאשר כוכבים מאסיביים מתים בפיצוצים ענקיים המכונים סופרנובות, הדוחסים את גוויותיהם לנקודות צפופות עד אינסוף המכונות סינגולריות בלב החורים השחורים. רובלי ועמיתיו העריכו בעבר כי ייקח חור שחור עם מסה השווה לזו של השמש בערך רביעיון כפול העידן הנוכחי של היקום כדי להפוך לחור לבן. [תמונות סופרנובה: תמונות מעולות של פיצוצי כוכבים]
עם זאת, עבודות קודמות בשנות ה -60 וה -70 העלו כי חורים שחורים יכלו גם להיווצר תוך שנייה לאחר המפץ הגדול, בגלל תנודות צפיפות אקראיות ביקום הרך והולך והולך ומתרחב במהירות. אזורים שבהם התנודות הללו ריכזו חומר יחד היו יכולים לקרוס ויצרו חורים שחורים. רובלים שחורים קדומים אלה כביכול היו קטנים בהרבה מחורים שחורים המוניים בכוכבים, ויכולים למות ויצרו חורים לבנים במהלך חיי היקום, ציינו רובלי וחבריו.
אפילו חורים לבנים בקוטר מיקרוסקופי עשויים להיות מסיביים למדי, בדיוק כמו שחורים שחורים קטנים יותר מגרגיר חול יכולים לשקול יותר מאשר הירח. כעת, רובלי והמחקר הסופר-שותף פרנצ'סקה וידוטו, מאוניברסיטת ארץ הבסקים בספרד, מציעים כי החורים הלבנים המיקרוסקופיים הללו עשויים להמציא חומר אפל.
אף שחושבים שחומר אפל מהווה חמישה ושישים מכל החומר ביקום, מדענים אינם יודעים ממה הוא עשוי. כשמו כן הוא, חומר אפל אינו נראה; זה לא פולט, משקף ואף לא חוסם אור. כתוצאה מכך ניתן לעקוב אחר חומר אפל רק באמצעות השפעות הכבידה שלו על חומר רגיל, כמו זה המרכיב כוכבים וגלקסיות. אופי החומר האפל הוא כיום אחד התעלומות הגדולות ביותר במדע.
הצפיפות המקומית של חומר אפל, כפי שמציע תנועת הכוכבים בקרבת השמש, היא בערך אחוז ממסת השמש לפרק מעוקב, שהוא כ 34.7 קוביות שנות אור. כדי להסביר את הצפיפות הזו עם חורים לבנים, חישבו המדענים כי חור לבן זעיר אחד - קטן בהרבה מפרוטון וכמיליון גרם, השווה לערך המסה של "חצי סנטימטר משיער אנושי", רובלי אמר - נחוץ לכל 2,400 מ"ק (10,000 מ"ק).
החורים הלבנים הללו לא היו פולטים קרינה כלשהי, ומכיוון שהם קטנים בהרבה מאורך גל של אור, הם יהיו בלתי נראים. אם פרוטון אכן פגע באחד החורים הלבנים האלה, החור הלבן "פשוט היה מתנפח", אמר רובלי. "הם לא יכולים לבלוע שום דבר." אם חור שחור היה נתקל באחד החורים הלבנים הללו, התוצאה תהיה חור שחור גדול וגדול יותר, הוסיף. כאילו הרעיון של חורים לבנים בלתי נראים, מיקרוסקופיים משחר הזמן, לא היו מספיק פרועים, רובלי ווידוטו הציעו עוד כי כמה חורים לבנים ביקום זה עשויים להקדים את המפץ הגדול. מחקר עתידי יחקור כיצד חורים לבנים כאלה מהיקום הקודם עשויים לעזור להסביר מדוע הזמן זורם רק קדימה ביקום הנוכחי הזה ולא גם הפוך, אמר.
רובלי ווידוטו פירטו את ממצאיהם ברשת ב -11 באפריל במאמר שהוגש לתחרות השנתית של הקרן לחקר הכבידה על מאמרים בנושא גרביטציה.
