Мироздание дано нам в ощущениях, измерениях, наблюдениях и представлениях. Именно представления на основе накопленных данных от ощущений, измерений и, главным образом, наблюдений создают в нашем сознании целостное понимание мироздания, в котором картина мира выглядит истинно сущей. Это придает человечеству некоторую уверенность в бытии и деятельности.
Время от времени в наших представлениях нарушается целостность и согласованность понимания и связности строения и динамики Вселенной, вызванная противоречиями в данных наблюдений и измерений. Это приводит к необходимости уточнения и модификации представлений для восстановления их непротиворечивости. Вот и в предлагаемой заметке не будет в явном виде вычислений – только суждения в целях уточнений представлений о некоторых аспектах Мироздания.
В частности, в суждениях о происхождении и динамике черных дыр (ЧД) есть вариации и разночтения. К примеру, среди прочих различают некие первичные черные дыры. Представляется, что ЧД накапливает массу в течение миллиардов лет, прежде чем обрести присущие им характеристики. Однако, находятся первичные ЧД, образовавшиеся так рано после Большого взрыва, что им не должно хватить времени, чтобы сформировать присущую им сейчас массу. В чем тут дело? Такого же рода вопросы возникают по отношению к сверхбольшим галактикам, подобно галактике Алкиной 1C 1101, черной дыре в центре которой не хватает не только времени, но и массы, чтобы собрать вокруг себя подобную звездную систему.
Астрофизики давно задумываются над этими вопросами. Предполагается, что первичные чёрные дыры возникли в самом начале истории Вселенной, вскоре после Большого взрыва: считается, что они могли появиться из-за сильных флуктуаций плотности материи или особых условий, существовавших в молодой Вселенной.
Однако, это суждение вводит новые понятия и особые условия, тогда как относительно суждений желательно ориентироваться на «Бритву Оккама», требующую ограничивать число сущностей и не вводить новые без необходимости. Мы уже положили, что существовала космологическая сингулярность – состояние бесконечно плотного и горячего «сгустка» всей материи и энергии, из которого затем и возникла Вселенная. Можно попытаться представить себе образование первичных ЧД исходя из этого.
Выдвинем следующее предположение: в динамике Большого взрыва на инфляционной стадии из сингулярности были выброшены не только первочастицы, но также устойчивые элементы самой сингулярности: «капли» и «брызги» сингулярности. По свойствам сингулярности эти объекты при малых, миниатюрных и микроскопических размерах должны были обладать огромными, значительными и крошечными массами соответственно. Прослеживая дальнейшую судьбу «капель» и «брызг» сингулярности после Большого взрыва, возможно представить различную динамику их существования в зависимости от начальных размеров.
Достаточно крупные «брызги» стали центрами формирования ЧД, притягивая разрозненные первочастицы и другие близлежащие «брызги» с образованием массивных объектов с колоссальной плотностью. Так образовались те самые первичные ЧД, ставшими центрами звездных сообществ – галактик. Часть первичных ЧД, уже обзаведшихся своими галактиками, оказавшись в зоне влияния друг друга, позже слились в более крупные и по времени поздние ЧД. А в некоторых уникальных случаях – в единичные гигантские ЧД с самыми большими галактиками вокруг себя. Можно показать, что сумма масс присоединенных при этом галактик будет больше возможной для привлечения «с нуля», но достаточной для удержания уже присоединенной материи. Таким видится путь образования самых больших галактик.
Другая судьба и путь в мироздании видится у миниатюрных «брызг», ставших центрами микроскопических черных дыр. На их существование существенно влияет так называемое излучение Хокинга.
Считается, что в вакууме Вселенной постоянно происходит квантовая трансформация: то и дело возникают пары «частица-античастица», которые тут же аннигилируют. Подобная флуктуация происходит повсеместно как имманентное свойство космического вакуума. При этом пара противоположных частиц как бы возникает и тут же исчезает при их аннигиляции. Однако вблизи ЧД может случиться, что эта аннигиляция не совершается. Такое происходит, если указанная рекомбинация возникает на границе «горизонта событий» черной дыры, когда одна из пары квантовых частиц оказывается внутри «горизонта событий», а другая – вне его. Первая остается пленницей черной дыры, а другая улетает во вне, унося энергию, почерпнутую от ЧД. Это и есть излучение Хокинга.
Когда ЧД имеет внушительные размеры, излучение Хокинга мало влияет на её параметры, однако для микроскопических ЧД потеря массы при этом оказывается заметной и черная дыра испаряется. В настоящее время считается, что микроскопические ЧД испаряются до исчезновения. Однако, посмотрим на этот процесс более детально.
Снижение массы ЧД за счет излучения Хокинга приводит к сокращению радиуса горизонта событий (по формуле Шварцшильда). Но тогда рано или поздно радиус горизонта событий приблизится к размерам ЧД. Уже отмечалось, что излучение и таяние ЧД еще возможны, пока этот зазор превышает планковскую длину. После этого квантовая трансформация не сможет образовать одну из частиц внутри горизонта событий – нет места. С этого момента таяние ЧД прекращается, и она становится стабильной сверхмалой долей сингулярности – назовем её паром сингулярности. Эта микроскопическое нечто макроскопической плотности, характерной для сингулярности, будет иметь незначительную, но сущую массу и свойственную ей гравитацию. Облако пара гравитации в масштабе, присущем Вселенной, будет обладать впечатляющей массой, влияющей на динамику всех объектов Вселенной – вот вам кандидат на темную материю.
Таким образом, запрет на излучение Хокинга и тем самым запрет таяния ЧД (скромно назовем его «Запрет Медема») сохраняет первичные ЧД от исчезновения и приводит к тому, что с момента Большого взрыва Вселенная заполняется «паром сингулярности», проявляющим себя как темная материя.
Но там, где есть пар, может идти речь о конденсации с образованием «капель», где будет преодолен «Запрет Медема» и опять станет возможным излучение Хокинга. А это, что ни говори, прямое преобразование материи в энергию по классике: E = mc2.Вот вам бездонный источник энергии почище термояда. Вперед!
