Профессор Энрике Гастаньяга из Университета Портсмута и Института космических наук в Барселоне представил исследование, в котором допускается существование черных дыр, возникших до Большого взрыва и переживших последующий космический «отскок». Работа опубликована в журнале Physical Review D и связывает эту гипотезу с природой темной материи, фоновыми гравитационными волнами и быстрым формированием сверхмассивных черных дыр и галактик.
По словам Гастаньяги, на протяжении почти века космология рассматривала историю Вселенной, начиная с Большого взрыва. В принятой модели пространство и время появились около 13,8 млрд лет назад из крайне плотного и горячего состояния, после чего последовало расширение и образование галактик.
Такая картина объясняет космическое микроволновое фоновое излучение и распределение галактик на больших масштабах. Однако ряд фундаментальных вопросов остается открытым: причины самого взрыва, природа начального состояния, механизм инфляции и сущность темной материи, масса которой значительно превышает массу обычного вещества.
В новой работе рассматривается альтернативный сценарий. Вселенная могла возникнуть не из единственного события, а в результате перехода от сжатия к расширению — космического отскока. При этом часть древних объектов могла сохраниться и существовать как реликты, сформированные еще до этого этапа.
Согласно гипотезе, часть черных дыр образовалась на более ранней стадии и пережила переход, сохранив влияние на структуру галактик. Другие могли появиться уже после отскока из-за усиленных неоднородностей плотности, когда вещество распределялось неравномерно и формировало более плотные скопления.
Такие области легче коллапсировали под действием собственной гравитации, что повышало вероятность появления крупных структур и черных дыр на ранних этапах эволюции.
В рамках общей теории относительности Эйнштейна Большой взрыв соответствует сингулярности, где плотность стремится к бесконечности, а законы физики теряют применимость. Это указывает на ограниченность существующих моделей описания начального этапа Вселенной.
Одним из альтернативных подходов стала «прыгающая» космология. В ней Вселенная сначала сжимается, достигает высокой, но конечной плотности, а затем начинает расширяться. Сингулярность при этом не возникает.
Гастаньяга отмечает, что подобный переход возможен без привлечения новых экзотических эффектов. Квантовые процессы при экстремальных плотностях создают давление, препятствующее дальнейшему сжатию. Аналогичный механизм уже наблюдается в белых карликах и нейтронных звездах.
В масштабах Вселенной такое квантовое давление может остановить коллапс и запустить расширение. Этот механизм способен воспроизводить фазу инфляции.
Модель также предлагает объяснение быстрого и равномерного расширения ранней Вселенной, а также современного ускорения, которое связывают с темной энергией.
Расчеты показывают, что объекты размером более примерно 90 метров могли пережить переход между фазами и сохраниться в виде реликтов. К таким объектам относятся гравитационные волны, флуктуации плотности и древние черные дыры.
Именно такие остаточные черные дыры рассматриваются как возможный кандидат на роль темной материи, формирующей галактики и крупномасштабную структуру Вселенной. При достаточном их количестве они могли бы составить значительную долю этой материи.
Гипотеза также согласуется с наблюдениями космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА/ЕКА/КСА, который зафиксировал массивные объекты в ранней Вселенной, известные как «маленькие красные точки». Их связывают с быстро растущими черными дырами, появившимися вскоре после Большого взрыва.
По словам Гастаньяги, наличие таких объектов на раннем этапе снимает необходимость начинать формирование галактик «с нуля».
Теория допускает проверку с помощью будущих наблюдений. В частности, возможно обнаружение реликтовых гравитационных волн или особенностей в микроволновом фоне, отражающих состояние Вселенной до Большого взрыва.
Гастаньяга подчеркивает, что модель требует дальнейшего изучения, однако в случае подтверждения темные структуры, формирующие современные галактики, могут оказаться наследием более раннего космического этапа.
