Γιατί δεν κατέρρευσε όλη η ύλη του Σύμπαντος σε μια μαύρη τρύπα, αμέσως μετά το Big Bang;

Συχνές ερωτήσεις, Οκτώβριος 2003

Σύμφωνα με τη θεωρία της μεγάλης έκρηξης (big bang), όλη η ύλη του Σύμπαντος αναδύθηκε από μια χωροχρονική ανωμαλία. Γιατί τότε όλη αυτή η ύλη, καθώς βρισκόταν μάλιστα και σε πολύ μικρό χώρο, δεν κατέρρευσε αμέσως σε μια μαύρη τρύπα; 

Η ερώτηση αυτή έχει πραγματικά δύο σκέλη. Πρώτα, πως κατόρθωσε όλη αυτή η ύλη να βγει από μια ανωμαλία; Σε τελευταία ανάλυση οι φυσικοί περιγράφουν την χωροχρονική ανωμαλία μιας μαύρης τρύπας σαν ένα απύθμενο λάκκο, μέσα στον οποίο πέφτει η ύλη προερχόμενη απ' έξω, αλλά τίποτα δεν μπορεί να διαφύγει από αυτόν. Ας αφήσουμε κατά μέρος το γεγονός ότι οι μαύρες τρύπες αποτελούν μια εξιδανίκευση. Το βασικό σημείο είναι ότι το Σύμπαν γεννήθηκε με μια τάση επέκτασης, η οποία υπερνίκησε την τάση της ύλης να καταρρέει σε μαύρη τρύπα. Σύμφωνα με τη θεωρία της Σχετικότητας, ο χώρος δεν παραμένει στατικός. Σε όλες τις περιπτώσεις εκτός μερικών πολύ ειδικών καταστάσεων είτε διαστέλλεται είτε συστέλλεται. Αλλά γιατί στο αρχικό του στάδιο επέλεξε την επέκταση αντί της συρρίκνωσης παραμένει ένα μυστήριο. 

Κατά κάποιο τρόπο, θα μπορούσαμε να σκεφτούμε το Σύμπαν ως μια μαύρη τρύπα στην οποία "έχει βγει το εσωτερικό της έξω". Μια κλασσική μαύρη τρύπα είναι μια ανωμαλία μέσα στην οποία ρέει η ύλη. Το Σύμπαν είναι μια ανωμαλία από την οποία εξήλθε η ύλη. Μια κλασσική μαύρη τρύπα περιβάλλεται από τον ορίζοντα γεγονότων της, μια επιφάνεια μέσα στην οποία δεν μπορούμε να δούμε. (Μια κρίσιμη διαφορά εντούτοις είναι ότι ο ορίζοντας γεγονότων μιας μαύρης τρύπας είναι σταθερός, ενώ ο κοσμολογικός ορίζοντας αλλάζει από παρατηρητή σε παρατηρητή.)  

Το δεύτερο σκέλος της ερώτησης είναι: Γιατί η ύλη στα αρχικά της στάδια δεν κατέρρευσε σε μαύρες τρύπες; Τελικά οι φυσικοί λένε ότι αν συνθλίψουμε την ύλη σε αρκετά υψηλή πυκνότητα, θα καταρρεύσει σε μαύρη τρύπα, και η πυκνότητα της ύλης σ' αυτό το πρώιμο Σύμπαν ήταν πράγματι αρκετά υψηλή. Η απάντηση είναι ότι ο σχηματισμός της μαύρης τρύπας στην πραγματικότητα εξαρτάται από τη μεταβολή της πυκνότητας από σημείο σε σημείο του χώρου. Την εποχή εκείνη λοιπόν υπήρχε ελάχιστη μεταβολή της πυκνότητας μεταξύ των διαφόρων περιοχών. Η ύλη κατανεμόταν σχεδόν με μια τέλεια ομοιομορφία. 

Στην πραγματικότητα, οι κοσμολόγοι μεταθέτουν την ερώτηση. Το γεγονός ότι το Σύμπαν δεν καταρρέει ξανά σ' ένα σμήνος από μαύρες τρύπες είναι δείγμα ότι δεν υπήρξαν οξείες μεταβολές πυκνότητας, ή αν υπήρξαν ήταν εξαιρετικά σπάνιες. Αυτή η έλλειψη έντονων μεταβολών, με τη σειρά της, είναι ένδειξη για το πληθωριστικό μοντέλο, το οποίο δέχονται σήμερα οι περισσότεροι από τους κοσμολόγους.