Несколько теорий утверждают, что на другом конце черной дыры находится белая дыра. Вся материя и информация, поглощенная черной дырой, выбрасывается из белой дыры в другую вселенную.
Что такое белые дыры?
Белая дыра — это гипотетический физический объект во Вселенной, в который ничто не может проникнуть. Белая дыра является предварительной противоположностью черной дыры и предсказывается теми же уравнениями общей теории относительности. Большинство физиков убеждены, что белые дыры не могут существовать в природе.
Считается, что белые дыры могут образовываться, когда материя черной дыры, находящаяся в противоположном направлении термодинамической стрелы времени, оттягивается назад от горизонта событий.
Таким образом, полная карта пространства-времени содержит как черные, так и белые дыры, и отдельное образование только «чистых» черных дыр или только «чистых» белых дыр в полной карте пространства-времени в принципе невозможно.
В 1960-х годах советский физик-теоретик Игорь Новиков (АКЦ ФИАН) на основе теории относительности пришел к выводу, что в пространстве должны существовать объекты, обладающие свойствами, противоположными свойствам черных дыр. Он называл их белыми дырами.
Полное решение Шварцшильда содержит как черные, так и белые дыры. Предполагается, что белых дыр Шварцшильда в настоящее время не существует. Полное решение Керра содержит как черные, так и белые дыры. Белая дыра Керра (результат решения Керра для черных дыр) образуется в одной вселенной, когда черная дыра образуется в другой вселенной.
История появления теории о белых дырах
Впервые о белых дырах заговорили астрофизики из Израиля — Шломо Хеллер и Алан Реттер объяснили, что источником необъяснимого гамма-всплеска, получившего номер GRB060614, была белая дыра.
Вспышка была записана в 2006 году. Ученые говорят, что этот тип гамма-излучения возникает при рождении черных дыр и делится на два типа. Длинные всплески длятся около 2 секунд и происходят, когда гигантские звезды становятся черными дырами, а короткие всплески, которые длятся менее секунды, происходят после столкновения двух нейтронных звезд.
Аномальная вспышка GRB 060614 была необычным явлением, поскольку вспышка длилась более 100 секунд, но черная дыра не образовалась.
Если предположить существование белых дыр, то можно представить, что материя была выброшена из черной дыры за горизонт событий. Произошел обратный процесс, происходящий внутри черной дыры, которая тянет все к себе из-за невероятно сильных гравитационных сил.
Как выглядит белая дыра?
Представьте себе сферу такой огромной массы, что только скорость света может покинуть ее поверхность. Это черная дыра. Его радиус называется гравитационным радиусом. Если бы вся материя Солнца была сжата в сферу радиусом три километра, то она превратилась бы в черную дыру.
Гравитационный радиус также называется горизонтом событий. Если объект, например, космический корабль или кусок звездной материи, падает за ее пределы в сферу, он не возвращается обратно. Огромные гравитационные силы втягивают его в черную дыру, где он распадается на элементарные частицы.
Из черной дыры атомы попадают в белую дыру и тут же покидают ее снова, но уже в другой вселенной. И они улетают из будущего в прошлое. Белая дыра — это черная дыра, перевернутая во времени.
Белые дыры нестабильны. Когда внутри них образуется материя, сила гравитации увеличивается, и в конце концов объект разрушается, превращаясь в черную дыру.
Возможно, все белые дыры, образовавшиеся сразу после Большого взрыва, сейчас буквально мертвы, поэтому мы их и не видим.
Так откуда же взялась белая дыра в конце? Так может сказать читатель, который устал читать письма. Ну, суть в следующем. По сути, эти объекты когда-то могли быть черными дырами.
Антипод черной дыры – белая дыра
Если бы такие процессы происходили во Вселенной, то в какой-то области Вселенной вдруг появился бы источник, который не «всасывал» материю, как черная дыра, а выбрасывал бы ее — белая дыра.
Она будет содержать сингулярность, которая существовала во Вселенной с начала времен, и в какое-то случайное, непредсказуемое время материя внезапно вытечет из этой сингулярности.
Возможно, вам это покажется интересным.
Подобно тому, как частицы могут падать в черную дыру после завершения ее формирования, частицы могут выбрасываться из белой дыры до того, как она взорвется в обратном коллапсе в облако пыли и газа. Поскольку частицы и излучение могут выходить из центральной сингулярности белой дыры, эта сингулярность, следовательно, должна быть голой.
Возможность существования белых дыр серьезно обсуждалась в течение некоторого времени. По мнению некоторых ученых, гипотеза белых дыр может помочь объяснить феномен «взрывающихся галактик» и другие космические явления с большими выбросами энергии, такие как квазары, из которых материя, вероятно, попадает в нашу Вселенную.
На основе этих концепций были найдены потенциальные решения для описания поведения таких необычных объектов.
В 1964 году советский астрофизик И.Д. Новиков предположил, что белые дыры могут возникать в результате процессов, сопровождавших Большой взрыв, при котором, согласно теории, из нашей Вселенной возникла сверхплотная материя — первозданная космологическая сингулярность.
Новиков пришел к выводу, что если определенные области пространства-времени не были вовлечены в непосредственный процесс расширения Вселенной во время Большого взрыва, то эти области или «поздние ядра» могли взорваться в более поздний период эволюции Вселенной, создав белые дыры.
Не исключен и другой сценарий: Если коллапс материи в черной дыре происходит в других вселенных, результатом может стать образование белой дыры в нашей вселенной. Другими словами: Мы можем наблюдать, как «чужая» звезда коллапсирует в белую дыру!
Космическая «белая дыра» выглядит ярко и впечатляюще в воображении художника…. Но существуют ли белые дыры на самом деле?
Возможно ли существование “белых дыр” во вселенной?
Следует отметить, что все представления о черных и белых дырах и о множественности вселенных, с которыми мы можем связаться только через дыры в пространстве-времени, основаны на нашем глубоком чувстве необходимости существования симметрий пространства-времени.
Действительно, черные и белые дыры — не единственные возможные экзотические объекты, предсказанные теорией. Также обсуждалась возможность существования так называемых «серых дыр», материя которых, выступающая за горизонт событий, как в случае с белыми дырами, начинает быстро сжиматься почти мгновенно в процессе гравитационного коллапса. Могут ли белые (или серые) дыры существовать на самом деле?
По мнению большинства экспертов, представления о пространственно-временных мостах во вращающихся и заряженных черных дырах очень идеализированы, и такие мосты вряд ли существуют в природе. Предположительно, в случае черных дыр поглощающая материю сингулярность является пространством-временем, поэтому нет причин говорить о белых дырах, образовавшихся в результате коллапса звезд в других вселенных (или в других областях того же пространства-времени).
Что касается так называемых «поздних ядер», то условия для их образования также весьма неблагоприятны.
Итак, если черные дыры существуют — и это факт — возможно ли также, что в космосе существуют белые дыры, по крайней мере, теоретически? На самом деле, точного ответа на этот вопрос не существует, хотя есть несколько интересных теорий, которые были достаточно хорошо разработаны в 1970-х годах. В 1974 году, например, американец Д.М. Эрдли пришел к следующим выводам:
- Если излучение испытывает сильное красное смещение вблизи черной дыры, то оно должно испытывать сильное фиолетовое смещение вблизи белой дыры.
- На ранних стадиях эволюции Вселенной, когда материя и излучение были сжаты до чрезвычайно высокой плотности в небольшом пространстве, вокруг возможной белой дыры должны были образоваться мощные скопления высокоэнергетического излучения с сильным фиолетовым смещением.
- В этом случае эта невероятная энергия, заключенная в невероятно малом объеме, неизбежно приведет к образованию черной дыры в непосредственной близости от возникающей белой дыры, которая навсегда скроет «белую дыру» за своим горизонтом событий.
Однако все еще существует возможность образования белой дыры.
Как показал К. Лейк из Университета Торонто, существует вероятность того, что черная дыра не сформируется сразу и не будет поглощена ею, если процесс формирования белой дыры несколько задержится и начнется не во время Большого взрыва (как считает Эрдли), а сразу после него. Однако есть некоторые предостережения.
Лейк рассмотрел три возможности:
- Некоторые белые дыры коллапсируют обратно в черные дыры.
- Некоторые белые дыры расширяются далеко за пределы сферы Шварцшильда, и сегодня мы уже не можем считать их белыми дырами.
- Некоторые локальные аномалии, возникшие во время Большого взрыва, не вышли за пределы радиуса Шварцшильда и всегда оставались наблюдаемыми космическими объектами.
Этот третий особый случай представляет для нас интерес. Однако, согласно расчетам Лейка, это излучение должно показывать самое сильное красное смещение для дыр третьего типа, так что эти источники должны показывать что-то вроде слабых красноватых пятен вместо эффектных катаклизмических взрывов.
То есть, если белые дыры существуют, они неотличимы от черных дыр, а некоторые другие ученые, включая Пенроуза, считают, что белые дыры вообще не могут существовать, потому что они нарушают «принцип космической цензуры»: ведь их сингулярность можно наблюдать, по крайней мере, в принципе!
Все-таки белых дыр в космосе не существует?
Из этого мы можем сделать вывод: Теория белых дыр в космосе хороша и интересна, но белые дыры, похоже, не существуют в природе. И даже если они существуют, то в лучшем случае это слабые, едва заметные объекты, а в худшем — ничем не отличающиеся от черных дыр.
Маловероятно, что белые дыры являются светящимися, впечатляющими источниками материи и энергии, которые могли бы объяснить загадку огромной яркости квазаров или, как предполагают некоторые авторы, определенных типов сверхновых.
