Фото: EAST NEWS
Тайны Вселенной

До чего не дожил Хокинг: мы живем в циклической Вселенной

Ключевые достижения астрофизики в 2018-м году - это продолжающаяся битва вокруг гравитационных волн, обнаружение недостающих 30% материи во Вселенной, последняя научная работа Стивена Хокинга, поставившего под сомнение природу черных дыр, и дерзкое предположение его давнего друга и коллеги физика Роджера Пенроуза, что мы живем во Вселенной, которая ранее уже погибала.

В середине 90-х прошлого века физики недосчитались части материи, составляющей все физические объекты во Вселенной: они подсчитали, что 10% приходится на галактики, около 60% — на газовые облака между ними, но где скрывается последняя треть — долгое время оставалось загадкой. В этом году ученые смогли ее раскрыть. Оказалось, что она прячется в сетях межгалактического газа, разогретого до температуры около 1 млн градусов.  

Продолжаются поиски темной материи. Весной Гарвардские астрономы предложили новую модель, согласно которой частицы этого до сих пор не обнаруженного вещества могут нести крошечный электрический заряд. Шведские астрофизики предложили взглянуть не на небо, а под ноги, и поискать признаки гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц в каменной соли — при их соударении должен остаться едва заметный след. Так ли это — узнаем в следующем году.

Оригинальную гипотезу темной материи и темной энергии высказал в конце года оксфордский астрофизик Джейми Франс. Он предложил объединить две эти сущности в одну «темную жидкость» с отрицательной массой.

Его предположение действительно может объяснить, почему поиски темной материи так долго не давали результатов. Если, конечно, оно подтвердится.

В ушедшем году впервые астрономам из Британии удалось зафиксировать падение материи в черную дыру. По цветовому спектру галактики PG211+143 они определили, что газ двигался в сторону центра черной дыры со скоростью 30% от световой. Другую гипотезу относительно черных дыр удалось опровергнуть ученым из США. Смоделировав падение электрона в черную дыру с массой Солнца, они доказали, что у черных дыр нет «файерволов» из высокоэнергетических квантов.

Любопытную гипотезу выдвинули в середине 2018-го ученые из Нидерландов. Возможно, считают они, гравитационные волны от слияния двух черных дыр, зафиксированные прошлой осенью обсерваториями LIGO и Virgo, были порождены вовсе не ими, а вращающимися кротовыми норами. Если им удастся это доказать, то значит черных дыр вообще не существует.

Кстати, хотя никто не знает, как выглядят кротовые норы в реальности, российский физик Роман Конопля рассчитал геометрию этих червоточин.

Его идея не идеальна и дает лишь общее представление о том, как могут выглядеть кротовые норы, но это отправная точка для дальнейших исследований.

Как, возможно, не существует и самих гравитационных волн. По крайней мере, такого мнения продолжает придерживаться датский ученый Эндрю Джексон из Института Нильса Бора. Он упрямо считает, что полученный в 2016 сигнал столкновения двух сверхмассивных черных дыр был всего лишь бессмысленным шумом.

Попытку поставить точку в этом затянувшемся споре предприняли физики Германии и Канады. В двух независимых исследованиях они перепроверили верность наблюдений 2016 года и подтвердили выводы о том, что гравитационные волны — а всего в каталоге этих явлений их уже 11 — не иллюзия. Впрочем, на Джексона и его команду не произвели впечатления и эти данные.

Если гравитационные волны все же существуют, их можно использовать для переноса информации на большие расстояния и без искажений с помощью волн неметричности. Это доказали российские математики.  

Весной 2018-го в возрасте 76 лет скончался британский космолог Стивен Хокинг. Буквально за три дня до смерти он вместе со своим коллегой профессором Малькольмом Перри завершил работу над статьей «Black Hole Entropy and Soft Hair». В ней ученые доказывают, что не вся информация, попадающая в черную дыру, исчезает безвозвратно — часть может сохраниться в виде «мягких волос», сияния фотонов, окружающих горизонт событий этих областей пространства-времени. 

Загадка информационного парадокса еще не раскрыта, но ученые приблизились к ее решению, а значит — и к теории гравитации, совместимой с квантовой механикой.

Другой коллега Хокинга, физик Роджер Пенроуз сделал в ушедшем году дерзкое предположение — изучив реликтовое излучение, оставшееся после Большого взрыва, он и его коллеги увидели в них следы погибших Вселенных. Пенроуз — автор теории конформной циклической космологии, согласно которой Вселенная проходит через бесконечную череду перерождений. Ученый назвал предполагаемый след погибшей Вселенной «точками Хокинга».

В будущем работы у астрофизиков прибавится — в конце 2018 года немецкие ученые, работающие с гравитационным телескопом GEO600, смогли значительно расширить космологический горизонт. Добившись рекордного подавления квантовых фоновых помех, они увеличили объем наблюдаемой Вселенной в семь раз.