Что такое белая дыра и чем она отличается от черной?

Возможность существования белых дыр впервые была предложена теоретическим астрофизиком Игорем Новиковым в 1964 году.

Белая дыра - это гипотетическая область в пространстве-времени, которая предсказывается как часть решения уравнений поля Эйнштейна.

Но давайте начнем с черных дыр, потому что их легче объяснить. Черные дыры образуются, когда центр большой умирающей звезды падает на себя. Вся масса выдавливается в бесконечно малый объем. Их гравитационное притяжение становится настолько большим, что даже свет не может избежать этого.

Белые дыры в точности противоположны черным дырам : хотя ничто не может вырваться из горизонта событий черной дыры, ничто не может войти в горизонт событий белой дыры. Проще говоря, белая дыра выплевывает все и ничего не входит.

Концепция белой дыры чрезвычайно сложна. Таким образом мы попытались объяснить это в небольших разделах. К концу этой статьи вы узнаете намного больше об этом интригующем явлении.

Существуют ли белые дыры?

Белая дыра - это просто теоретическая математическая концепция, и она не наблюдалась во вселенной. Большинство дискуссий о белых дырах вращаются вокруг слов «гипотетический», «неосуществимый» и «нереальный».

Они являются потенциальным решением законов общей теории относительности, которые подразумевают, что если существуют вечные черные дыры , то белые дыры также должны существовать во вселенной.

Ожидается, что они будут иметь такие свойства, как масса, заряд, момент импульса, но все, что приближается к белой дыре (даже со скоростью света), никогда не достигнет ее. Теоретически, в нашей вселенной недостаточно энергии, которая могла бы втянуть вас внутрь.

Они нарушают второй закон термодинамики

Одна из основных причин, по которой белые дыры считаются нереальными, заключается в том, что они уменьшают энтропию, что противоречит закону термодинамики.

Второй закон термодинамики гласит, что общая энтропия вселенной постоянно увеличивается, поэтому изменение энтропии всегда положительно. Вот почему белые дыры не вписываются в нашу текущую модель вселенной.

Доказательства в отношении белых дыр

Хотя свидетельства и информация, касающиеся белых дыр, остаются неопределенными, гамма-всплеск, названный GRB 060614, обнаруженный Свифтской обсерваторией Нила Гереля в 2006 году, считается первым зарегистрированным явлением для белой дыры.

В отличие от типичных гамма-всплесков, которые длятся всего несколько секунд, гибридный всплеск GRB 060614 длился замечательные 102 секунды, но не был связан со сверхновой. Это поставило под сомнение предыдущий научный консенсус в отношении черных дыр и других типов небесных тел, которые могут испускать гамма-всплески.

Белые дыры могут составить темную материю

В 2018 году ученые предположили, что белые дыры с микроскопическими диаметрами могут составлять темную материю. Такие крошечные белые дыры не будут излучать никакого излучения, и, поскольку они меньше длины волны света, они будут невидимы.

Темная материя составляет примерно 27% нашей вселенной, а ее локальная плотность составляет примерно 1% массы Солнца на кубический парсек. Чтобы учесть эту плотность с белыми дырами, команда оценила, что одна микроскопическая белая дыра (около одной миллионной грамма и намного меньше, чем протон) требуется на 10000 кубических километров.

Белые дыры могут даже предшествовать Большому взрыву

Другая интригующая теория, выдвинутая исследователями, заключается в том, что белые дыры могут объяснить Большой Взрыв, поскольку это еще один случай, когда спонтанно появилось огромное количество вещества и энергии.

Фактически утверждалось, что Большой Взрыв был результатом взрыва белой дыры, который предположительно извергал всю материю и информацию, которая была поглощена черной дырой.

Очевидно, мы не знаем, верна ли теория или нет, но опять же забавно думать, что жизнь возникла из белой дыры.

Белая дыра и черная дыра связаны через червоточину

Одна из главных причин изучения существования белых дыр заключается в том, что они могут раскрыть загадку: что происходит в центре черной дыры. Что происходит со всей информацией, которая засасывается?

Несколько теорий предполагают, что на другом конце черной дыры есть белая дыра. Вся материя и информация, поглощенная черной дырой, выбрасывается белой дырой в другую вселенную.

«Вход» черной дыры и «выход» белой дыры могут быть связаны с двумя совершенно разными вселенными. И то, что делает это соединение возможным, называется червоточиной: его можно представить в виде туннеля с двумя концами, каждый в разных местах в пространстве-времени.

Теория общей теории относительности имеет действительные уравнения, которые состоят из червоточин, однако, они еще не наблюдались во вселенной. Червоточина может соединять короткие расстояния (несколько метров), чрезвычайно большие расстояния (миллионы световых лет) или разные вселенные.

В 1935 году ученые открыли червоточину первого типа, называемую червоточиной Шварцшильда, с использованием общей теории относительности Эйнштейна. Вся метрика Шварцшильда состоит из белой дыры, черной дыры и двух отдельных миров, связанных на их горизонтах событий через червоточину.

Решение Шварцшильда имеет два действительных уравнения - положительный и отрицательный квадратный корень. Последнее объясняет, что черная дыра движется назад во времени, что также представляет собой белую дыру.

Белые дыры открывают возможности путешествий во времени

В определенных условиях червоточина может соединять две точки во времени вместо двух точек в пространстве. Таким образом, объект, проглоченный черной дырой, может пройти через червоточину и извергаться белой дырой в другой области времени [или пространства].

Тем не менее, концепция имеет многочисленные недостатки. Например, объект, падающий в черную дыру, не сможет выдержать своего огромного гравитационного притяжения. А поскольку червоточина невероятно нестабильна, она мгновенно обрушится на себя.

Тем не менее, некоторые физики показали, что червоточина (если она существует) может позволить путешествовать как в пространстве, так и во времени. Профессор Кип Торн из Калифорнийского технологического института, который также является лауреатом Нобелевской премии, предположил, что эти три явления (черные дыры, червоточины и белые дыры) могут позволить людям путешествовать во времени и назад (тысячи лет).

Честно говоря, существуют сотни теорий, касающихся белых дыр, но ученые не нашли убедительных доказательств, подтверждающих их существование. Может быть, в нашей огромной таинственной вселенной есть место даже для них.