Тайны белых дыр: как устроены антиподы черных дыр и где их искать

Тайны белых дыр: как устроены антиподы черных дыр и где их искать?

Черные дыры нельзя увидеть, на них указывают разные косвенные данные. Противоположные им по свойствам белые дыры существуют только в теории, однако у ученых есть наблюдения и догадки о том, как они выглядят, где находятся и какими свойствами обладают. Рассказываем об этом подробнее.

Читайте «Хайтек» в

Что такое белые дыры?

Белая дыра — гипотетический физический объект во Вселенной, в область которого ничто не может войти. Белая дыра является временно́й противоположностью черной дыры и предсказывается теми же уравнениями общей теории относительности. Большинство физиков убеждены, что белых дыр в природе в принципе быть не может.

Предполагается, что белые дыры могут образовываться при выходе из-за горизонта событий вещества черной дыры, находящейся в обратном направлении термодинамической стрелы времени.

При этом полная карта пространства-времени содержит как черную, так и белую дыры, а отдельного образования только «чистой» черной или только «чистой» белой дыры на полной карте пространства-времени не может быть в принципе.

В 1960-е годы советский физик-теоретик Игорь Новиков (АКЦ ФИАН), исходя из теории относительности, пришел к выводу, что в космосе должны быть объекты, противоположные по свойствам черным дырам. Он назвал их белыми дырами.

Полное решение Шварцшильда содержит как черную, так и белую дыры. Считается, что шварцшильдовских белых дыр на данный момент не существует. Полное решение Керра содержит как черную, так и белую дыры. Керровская белая дыра (результат решения Керра для черных дыр) образуется в одной Вселенной при образовании черной дыры в другой.

История появления теории о белых дырах

Впервые о белых дырах заговорили астрофизики из Израиля — Шломо Хеллер и Алан Реттер заявили, что источником непонятной вспышки гамма-излучения, которой присвоили номер GRB060614, послужила белая дыра.

Вспышку зарегистрировали в 2006 году. Ученые утверждают, что гамма-излучение такого вида происходит в процессе рождения черных дыр и делится на два типа. Длинные вспышки длятся около 2 секунд и случаются в результате превращения массивных звезд в черные дыры и короткие, меньше секунды, они случаются после столкновения двух нейтронных звезд.

Аномальный всплеск GRB 060614 стал необычным явлением, потому что вспышка длилась более 100 секунд, но никакой черной дыры там не образовалось.

Ученые утверждают, что если предположить о существовании белых дыр, то тогда можно представить, что произошел выброс вещества из черной дыры, которое находилось за горизонтом событий. Произошло явление, обратное процессу, происходящему внутри черной дыры, притягивающей все к себе в результате невероятно мощных гравитационных сил.

Как выглядит белая дыра?

Представьте себе сферу такой чудовищной массы, что с ее поверхности можно оторваться только со скоростью света. Это черная дыра. Ее радиус называют гравитационным. Если все вещество Солнца уплотнить в сферу радиусом три километра, оно превратится в черную дыру.

Гравитационный радиус называют также горизонтом событий. Если за него, внутрь сферы, попадет какой-то объект, допустим, космический корабль или кусок звездной материи, то назад он уже не вернется. Огромные гравитационные силы затянут его в черную дыру и там разорвут на элементарные частицы.

Из черной дыры атомы попадают в белую дыру и мгновенно вылетают из нее, но уже в другой Вселенной. Причем вылетают из будущего в прошлое. Белая дыра — это обращенная во времени черная дыра.

Белые дыры нестабильны. По мере образования в них материи гравитационные силы растут и в какой-то момент схлопывают объект, превращая его в черную дыру.

Возможно, все белые дыры, образовавшиеся сразу после Большого Взрыва, теперь в буквальном смысле мертвы, поэтому мы их не видим.

Где искать белые дыры?

На роль белых дыр примерялись квазары — ярчайшие космические объекты в космосе и активные ядра галактик. Ученые Алон Реттер и Шломо Хеллер предположили, что белые дыры совершенно спонтанно рождаются в космосе и, выбросив разом всю материю, погибают.

Читать еще:  Общая характеристика спутников планет гигантов - Астрономия и Космос

Их нельзя рассматривать как космические тела, скорее, это «окна» во Вселенной, живущие всего несколько минут. Предсказать время и место рождения белых дыр невозможно.

Больше всего на роль таких спонтанных окон, по мнению Реттера и Хеллера, подходят гамма-всплески, представляющие собой сильнейшие взрывы с излучением высокоэнергетичных частиц, которое длится две секунды и больше. Их следы наблюдают в разных областях Вселенной за многие миллиарды световых лет от нас. Случись гамма-всплеск рядом, жизнь на Земле была бы быстро уничтожена.

Какие события можно связать с белыми дырами?

Израильские астрономы Алон Реттер и Шломо Хеллер предполагают, что аномальный гамма-всплеск GRB 060614, который произошёл в 2006 году, был белой дырой. Алон Реттер считает, что белые дыры, возникнув, сразу распадаются, процесс напоминает Большой Взрыв Реттер с коллегами назвали его «Малый Взрыв».

GRB 060614 — гамма-всплеск, обнаруженный 14 июня 2006 года орбитальной обсерваторией Swift. Необычные свойства этого всплеска поставили под сомнение сложившийся к тому моменту научный консенсус относительно предшественников гамма-всплесков и чёрных дыр.

Все обнаруженные ранее гамма-всплески делились на две категории: длинные (более 2 секунд) и короткие. Предполагаемым источником длинных всплесков являются очень удаленные от Земли массивные звезды в момент коллапсирования в черную дыру. Такой механизм образования гамма-всплеска предполагает, что за ним должна последовать вспышка сверхновой.

Возможными источниками коротких всплесков назывались слияние двух нейтронных звезд с образованием черной дыры, слияние нейтронной звезды и черной дыры, или слияние двух черных дыр. Кроме длительности всплеска, категории также различаются средней энергией (частотой) гамма-квантов, у коротких всплесков она значительно выше.

GRB 060614 не вписывался в имевшуюся картину наблюдений. Длительность гамма-всплеска составила 102 секунды, рентгеновское послесвечение длилось более недели. Он был зафиксирован в галактике в созвездии Индейца, удаленной на 1,6 миллиарда световых лет от Земли. Временная протяженность GRB 060614 свидетельствовала о его принадлежности к категории длинных всплесков.

Доминирующая теория длинных всплесков предсказывала обнаружение массивной сверхновой при оптических наблюдениях. Однако ни одна из обсерваторий, наблюдавших этот регион неба, не обнаружила ни сверхновой, ни спектральных подписей атомов никеля-56, которые должны образовываться при коллапсировании звезды.

Родительская галактика источника GRB 060614 невелика (около одной сотой веса Млечного Пути) и содержит крайне мало звезд, которые могли бы стать сверхновой или источником длинного всплеска.

В то же время GRB 060614 согласно данным наблюдений можно разделить на две части: первоначальный импульс длительностью менее 5 секунд из высокоэнергетичных гамма-квантов и последующий поток протяжённостью почти 100 секунд из гамма-квантов с меньшей энергией. Уже имевшиеся на тот момент наблюдения коротких всплесков с подобной картиной излучения могли бы дать повод причислить GRB 060614 к тому же классу, однако он был примерно в 8 раз мощнее.

Позиция ученых по белыми дырам

Еще никому не удавалось засечь белую дыру, пока что она является лишь теорией, которая кажется достаточно яркой и интересной. Сторонники этой теории считают, что их тяжело найти, потому что они находится в зонах, где нет никакого космического вещества, так как оно способно разрушить белую дыру. Один атом может сделать такой объект неустойчивым и он взорвется.

На сегодня неизвестны физические объекты, которые можно достоверно считать белыми дырами, также неизвестны теоретические механизмы их образования помимо реликтового — сразу после Большого взрыва, а также нет предпосылок по методам их поиска (в отличие от черных дыр, которые должны находиться, например, в центрах крупных спиральных галактик).

Белая дыра: миф или реальность

Теории о существовании белых дыр

Предположим, что белые дыры действительно существуют. Тогда откудаже они берутся, икак ихобразование влияет начеловечество?

Давайте представим себе черную дыру (коллапсар) только собратным течением времени. Назовем еебелая дыра. Возможно, она являет собой полную противоположность черной. Попробуем привести немного фактов:

  • черные дыры своей мощной гравитацией собирают вокруг себя вкосмосе всю материю, втовремя как белые теоретически должны отталкивать ее от себя.
  • если изгоризонта событий коллапсара невозможно выйти— товойти загоризонт событий белой также невозможно.
  • коллапсар поглощает вещество, итем самым выделяет энергию —в товремя как былая дыра выделяет вещество ипоглощает энергию ит.д.

Вовселенной существование коллапсар— уже давно неоткрытие. Авот образование вселенной белых дыр так иосталось гипотетическими рассуждениями.

Однако группа израильских ученых утверждает, что они смогли зафиксировать нафото белую дыру ввиде вспышки. Характеристики вспышки гипотетической белой дыры отличаются отпрежде известных различных вспышек звезд. Ученые считают, что мгновенный распад белой дыры похож наБольшой взрыв, новомного раз меньше. Такому взрыву было присвоено название Малый взрыв. Онхарактерен тем, что когда происходит, изнеоткуда появляется множество энергии иматерии. Онкакбы выбрасывает все, что было накоплено внутри.

Читать еще:  Сестра Солнца живет на расстоянии 100 световых лет от него.

Изучая эти особенности, можно констатировать, что загадки существования белых дыр, могут быть только дотех пор, пока какие-то конкретные объекты необнаружат космонавты. Также стоит отметить, что белая дыра сможет быть реальностью только втом случае, пока веерамках небудет ниодной изчастиц материи. Поскольку, если хотябы одна альфа-частица попадет внее, тобелая дыра мгновенноже разрушится.

Конечноже, как влюбой гипотетической теории здесь тоже есть люди, которые на100% уверены всуществовании белых дыр. Вуниверситете Aix-MarseilleUniversity воФранции есть группа ученых, которые упорно пытаются объяснить человечеству, что втеории черных ибелых областей пространства-времени уже давно лежит физика, вкоторой есть теория петель квантовой гравитации.

Связь черных ибелых дыр

Существует теория, что белые ичерные дыры связаны между собой определенным тоннелем.

Вещество, попавшее загоризонт событий коллапсара, выходит изгоризонта событий белой дыры. Между входом ивыходом могут находиться нетолько огромные расстояния вмиллиарды световых лет, которые выпреодолеете замгновение, ноибольшое количество времени. Это дает возможность путешествовать внем! Однако некаждый коллапсар будет связан сбелой дырой.

Существует еще одна похожая теория, которая предполагает нетолько путешествие между отдельными частями Вселенной, ноипутешествие между самими вселенными.

Изодной вселенной вдругую попасть обычными путями даже теоретически невозможно, т.к. они находятся вразных пространствах. Единственный способ попасть изодной вселенной вдругую— пространственно-временной тоннель, состоящий избелых ичерных дыр.

Если человеку удастся обуздать ивоссоздать природу пространственно-временных тоннелей, или, попросту говоря, червоточин, топоявится возможность перемещаться наогромные расстояния ипутешествовать вовремени.

Еще одним вариантом ученых является теория осклеенных дырах. Тоесть, белые дыры могут быть приклеены кчерным. Вданном случае, теория получила название кротовой норы. Именно под таким названием оней очень часто вспоминают внаучно-фантастических рассказах. Но, как иуостальных теорий, есть несостыковка. Если материя попадет вэту кротовую нору, товрезультате мыполучим еекрах, поскольку будет закрыт проход между областями пространства-времени.

Еще одна часть ученых утверждают, что поскольку коллапсары могут быть нетолько черными, ноибелыми, товозникает возможность того, что если мыпопадем вчерную дыру, мыпотеряем сингулярность, ипопадем вдругую Вселенную. Всвою очередь эта черная дыра является белой, ноуже вкакой-то иной вселенной. Все эти Вселенные абсолютно разного характера. Изэтого можно сделать вывод, что если одно тело упадет вчерную дыру, тоуже никогда невернется впрежнюю Вселенную.

Подняв все эти теории иразмышления, может возникнуть очевидный логичный вопрос: почему отаких явлениях заговорили нетак давно, хотя факты, подтверждающие существования разных дыр, были известны тысячи лет назад? Это могло возникнуть из-за того, что современные ученые используют всвоих расчетах сложные математические вычисления, которые намного сложнее, чем обычная топология, которую использовали раньше.

Исследования существования белых дыр

Также есть сведения отом, что ученые изСША спомощью радиотелескопа VLA обнаружили огромную пустоту, всередине которой нет ничего изизвестных астрономам веществ или материй. Также известно, что эта область пространства-времени гораздо большего размера, чемте, которые находили доэтого икоторые известны вкосмическом пространстве.

Кроме этого, было обнаружено пятно недалеко отсозвездия Эридана, вкотором на45% меньше энергии, чем должно быть. Выявлено еще ито, что после Большого взрыва, температура там стала гораздо меньше средней намиллионные доли градуса. Эти явления никак немогут оставить ученых впокое, поскольку однозначного объяснения имнебыло, абез внятного доказательства они остаются чем-то необъяснимым.

Если уже давно доказано, что вокруг коллапсар существует гравитационное поле, спомощью которого ихиобнаруживают, тосбелыми дырами так непроисходит. Есть предположения поповоду существования галактического кластера, который смог выкачать гравитационное поле изних.

Поскольку белые дыры называют вспышками, тонекоторые ученые делят их на долгие, длительные икороткие. Длительными считаютсяте, которые более двух секунд, авот короткие— этоте, продолжительность которых была меньше двух секунд. Также встречаются вспышки, которые посвоим параметрам могут непопадать нипод одну изкатегорий, иименно таким уделяется гораздо больше внимания. Ведь изучение всего нестандартного всегда делает открытие более значимым.

Специалисты считают, что долгие гамма-вспышки зачастую возникают как следствие коллапса огромных звезд, которые потом превращаются вчерные дыры. Втовремя как короткие гамма-вспышки— это следствие соединения нейтронных звезд, которое приводит ксозданию нового коллапсара.

Стоит упомянуть здесь ирешение Шварцшильда, вкотором речь идет обелых ичерных дырах. Мировое научное сообщество считает, что белых Шварцшильдовских дыр несуществует. Авот врешении Керра говорится отом, что белая дыра— это образование, которое получилось изсовмещения двух коллапсаров.

Вспомнив отеории квантовой гравитации— черные дыры могут превращаться вбелые стечением времени.

Сегодня, восновном, мысвами поговорили оприверженцах теории существования белых дыр, нонестоит забывать иоскептиках, ведь как показывает практика, именно благодаря имдоказывается большинство теорий.

Так, многие считают, что воВселенной совсем нет связи между черными ибелыми дырами. Ученые так думают, поскольку еслибы любое попавшее вколлапсар вещество вышло затем где-то вдругом месте, токоллапсар моментальнобы исчез, так как вещество вылетелобы уже сбелой дыры (учитывая противоположное направление времени вних).

Читать еще:  Чтобы найти внеземную жизнь, давайте не будем ориентироваться на звезды, похожие на наше Солнце

Влюбом случае, пока сточки зрения математики белые дыры являются чем-то необычным, асоответственно неизученным всовершенстве. Нокак показывает нам история, все необычное вматематической сфере довольно редко воплощается вреальной жизни.

Множество загадок досих пор неразгадано даже учеными, которые постоянно занимаются исследованиями вэтой сфере.

Взаключение могу сказать одно: каждый человек сам решает, вочто ему верить, авочто нет. Поэтому читайте, изучайте, исследуйте, верьте, анализируйте иразрушайте созданные реальностью стереотипы.

Возможно ли существование “белых дыр” во вселенной?

Следует отметить, что все представления о черных и белых дырах и о множественности вселенных, с которыми мы не можем поддерживать контактов иначе, как только с помощью дыр в пространстве-времени, основываются на нашем глубоком ощущении необходимости существования пространственно-временных симметрии.

В действительности черные и белые дыры не единственно возможные экзотические объекты, предсказываемые теорией. Обсуждалась также возможность существования так называемых «серых дыр», вещество которых, выплескиваясь, как в белых дырах, за горизонт событий, почти тотчас же начинает быстро сжиматься в процессе гравитационного коллапса. Могут ли белые (или серые) дыры существовать реально?

По мнению большинства специалистов, представления о пространственно-временных мостах во вращающихся и заряженных черных дырах слишком идеализированы и что такие мосты вряд ли в природе есть. Наиболее вероятно, что в черных дырах сингулярность, поглощающая вещество, пространственноподобна, и тогда нет оснований говорить о белых дырах, порождаемых коллапсом звезд в других вселенных (или в других областях одного и того же пространства-времени).

Что же касается так называемых «задержавшихся ядер», то и для них условия образования весьма неблагоприятны.

Итак, если черные дыры есть и это факт – возможно ли существование в космосе белых дыр, хотя бы теоретически? На самом деле точного ответа на этот вопрос нет, хотя есть ряд интересных теорий, проработанных достаточно хорошо в 1970-х г.г. К примеру, американец Д. М. Эрдли в 1974 г. пришел к следующим выводам:

  1. Если вблизи черной дыры излучение испытывает сильное красное смещение, то в окрестностях белой дыры оно должно претерпевать интенсивное фиолетовое смещение.
  2. На ранней стадии развития Вселенной, когда вещество и излучение были сжаты до сверхвысоких плотностей в малом объеме, вокруг потенциальной белой дыры должны были концентрироваться мощные сгустки высокоэнергетического излучения с сильным фиолетовым смещением.
  3. Если это так, то подобная невероятная энергия заключенная в невероятно же малых объемах, неминуемо привела бы к тому, что вокруг зарождающейся белой дыры сразу же сформировалась бы черная дыра, которая навсегда скрыла “белую” под своим горизонтом событий.

Впрочем, шанс на образование белой дыры все-таки есть.

Как показал К. Лэйк из университета г. Торонто, если процесс образования белой дыры чуть-чуть задержится и начнется не во время Большого взрыва (как считал Эрдли), а сразу после него, то шанс не создать черную дыру и не быть тут же ей поглощенной, все-таки есть. Правда и тут есть оговорки.

Лэйк рассмотрел три возможности:

  • Некоторые белые дыры, вновь коллапсируя, превращаются в черные дыры
  • Часть белых дыр расширяется далеко за пределы сферы Шварцшильда, и сегодня мы не можем уже считать их белыми дырами
  • Некоторые локальные неоднородности, возникшие в процессе Большого взрыва, не перешли границу шварцшильдовского радиуса и все время оставались наблюдаемыми космическими объектами.

Вот этот третий частный случай нам и интересен. Правда, согласно расчетам Лэйка, для дыр третьего типа такое излучение должно испытывать сильнейшее красное смещение, вследствие чего эти источники должны иметь вид тусклых красноватых точек, а не эффектных катастрофических взрывов.

То есть, если белые дыры и существуют, то они неотличимы от черных дыр, а некоторые другие ученые, в том числе и Пенроуз, считают, что белые дыры вообще невозможны, так как они нарушают “принцип космической цензуры”: ведь их сингулярность, по крайней мере в принципе, можно наблюдать!

Белые и черные дыры, правда и вымысел

Никому не удалось увидеть ни то, ни другое. Существует ли оно: черное и белое? Теория образования белых дыр яркая и интересная, но это только теория.

А вот белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры являются результатами эволюции планет. Астрономы высчитали, что через 6,5 млн лет Солнце, израсходовав свою энергию, станет белым карликом, который вскоре остынет. Вместе с ним исчезнет и жизнь на Земле. Поэтому кто знает, может Человечество к тому времени подчинит своей власти Черное и Белое? И будет перемещаться во Вселенной, пронзая Пространство и Время.

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector