В результаті смерті надмасивних зірок в космосі утворюється чорна діра, що має точку сингулярності з надвеликою щільністю маси та горизонт подій – точку неповернення. Отже, ми знаємо, що чорна діра – це місце, куди можна потрапити, але звідки неможливо вийти.

В астрофізиці існує теоретичне поняття, абсолютно протилежне чорній дірі – біла діра. Більшість фізиків переконані, що білих дір у природі в принципі існувати не може, але є й ті, хто висуває аргументи на користь існування білих дір.

Біла діра – гіпотетичний фізичний об’єкт у Всесвіті, область, з якої можна вийти, але в яку ніщо не може увійти.

Історія дослідження

Якщо уявлення про чорну діру з’явилося з дослідження еволюції зірок, то ідея про білу діру виникла чисто математично в зв’язку з рішенням Шварцшильда. Повне рішення Шварцшильда містить як чорну, так і білу діру. Вважається, що шварцшильдівських білих дір на даний момент не існує.

Думка про білі діри Шварцшильда було відроджено в середині 1960-х років радянським вченим І. Д. Новіковим. На думку Новікова, білі діри пов’язані з народженням нашого Всесвіту. Більшість астрономів вважають, що Всесвіт з’явився в результаті вибуху первинного нескінченно щільного стану. Інакше кажучи, весь Всесвіт, який ми спостерігаємо, повинен був являти собою одну гігантську сингулярність, яка з невідомої нам причини раптом вибухнула.

Припустимо, що якісь окремі області не взяли участі в цьому загальному розширенні Всесвіту, іншими словами, з якоїсь причини невеликий “шматочок” первинної сингулярності зумів зберегтися не розширюючись, протягом дуже тривалого часу. Коли ж подібний “відсталий елемент” почав розширюватися, він повинен почати проявляти всі властивості білої діри. Думка про те, що маленькі шматочки Великого Вибуху могли зберегтися протягом тривалого часу, привела Новікова до припущення про можливість існування шварцшильдовських білих дір.

Проблема білих дір Шварцшільда розглядалася Д. М. Ердлі в Каліфорнійському технологічному інституті на початку 1970-х років. Відповідно до його розрахунків, випромінювання від Великого Вибуху, що збиралося навколо “відсталих елементів”, настільки сильно викривляло простір-час, що навколо потенційної білої діри утворювалась чорна діра. Таке перетворення потенційної білої діри в чорну діру відбувається приблизно за 1/1000 с. Значить, якщо будь-які “відсталі елементи” і існували, вони повинні були перетворитися в чорні діри незабаром після народження нашого Всесвіту.Розрахунки Ердлі надійно “закрили” можливість існування в природі білих дір Шварцшильда.

Австралійський математик Керр також активно досліджував чорні і білі діри. Повне рішення Керра містить як чорну, так і білу діру. Він припустив, що біла діра утворюється в одному всесвіті при утворенні чорної діри в іншому.

Білі діри та теорія петлевої квантової гравітації

Застосувавши теорію петлевої квантової гравітації до чорних дірок, теоретики Хел Хаггард і Карло Ровелл з Марсельського університету у Франції показали, що чорні діри могли б перетворюватися в білі при певних квантових процесах.

Петлева квантова гравітація передбачає, що простір-час складається з фундаментальних будівельних блоків, сформованих як петлі. На думку Хаггарда і Ровеллі, кінцевий розмір петель перешкоджає колапсу вмираючої зірки в точку сингулярності, а замість того перетворює об’єкт в білу діру. Цей процес займає кілька тисячних часток секунди, але завдяки потужності гравітації, що бере участь, релятивістські ефекти дозволяють спостерігати за трансформацією довгий час, якщо дивитися здалеку. Таким чином, крихітні чорні діри, зароджені в юному всесвіті, зараз могли б «спалахувати як петарди», утворюючи білі діри. Деякі з таких вибухів, як вважають астрономи, привели до появи НЕ наднових, а білих дір.

Перетворення чорної діри в білу могло б вирішити стару головоломку, відому як інформаційний парадокс чорної діри. Фізики ігнорують будь-кого, хто вважає, що інформація може бути знищена, але загальна теорія відносності говорить, що все, включаючи інформацію, падаючи в чорну діру, не може повернутися. Ці дві заяви довгий час конфліктували, поки Стівен Хокінг 40 років тому не показав, що чорні діри випаровуються з часом. Ідея того, що інформація в чорній дірі може пропадати назавжди, викликала дискусію, яка триває донині.

Але що, якщо чорна діра перетворюється в білу, а «вся інформація відновлюється», запитує Хаггард? «Нас дуже хвилює цей механізм, оскільки він дозволяє вирішити дуже багато гострих питань».

Ймовірне відкриття в 2006 році

В 2006 році ізраїльські астрофізики Алон Реттер і Шломо Хеллер заявили, що саме біла діра стала  джерелом аномального гамма-спалаху GRB 060614.

GRB 060614 розташована на відстані близько 1,6 мільйона років від Землі в сузір’ї Індіанця. Спалах, зафіксований 14 червня 2006 року безліччю потужних телескопів, супроводжувався тривалим світловим ефектом, що дозволило астрономам точніше визначити координати об’єкта і виміряти необхідні параметри.

Всі гамма-спалахи діляться на два класи: довгі (їх тривалість більше двох секунд) і короткі (від декількох мілісекунд до двох секунд). Однак спалах GRB 060614, як не дивно, не підходив ні під одну з цих класифікацій – він мав параметри, відповідні обом різновидам. Як вважають вчені, довгі гамма-спалахи виникають найчастіше внаслідок колапсу масивних зірок, які перетворюються в чорні діри, а короткі – в результаті злиття двох нейтронних зірок або нейтронної зірки і чорної діри, що призводить знову ж до формування чорної діри. В даному випадку спалах тривав цілих 102 секунди і, по ідеї, повинен був завершитися вибухом наднової. Однак ніякої наднової, пов’язаної з GRB 060614, дослідники не виявили. До того ж, в цій області неба взагалі не очікувалося ні гамма-сплесків, ні появи подібних об’єктів.

Як припускають вчені, білі діри можуть формуватися при викиді за горизонт подій речовини чорної діри, що знаходиться в іншому часовому вимірі. В результаті посеред космічної порожнечі спонтанно виникає область, яка через коротку мить вибухає, викинувши у Всесвіт потоки речовини і випромінювання. Якщо чорна діра затягує в себе будь-яку речовину завдяки колосальній силі гравітації, то біла, навпаки, все з себе викидає.

Так як процес розпаду білої діри в чомусь схожий з Великим вибухом, який, як передбачається, породив Всесвіт, Реттер і Хеллер охрестили цю подію Малим вибухом. Якщо наслідки даного явища дійсно аналогічні наслідкам Великого вибуху, то це прекрасно пояснює, чому на місці GRB 060614 не з`явилася наднова, як очікувалося.

Навіть якщо білі діри існують, чому ми не можемо їх  реально зафіксувати?

Ще в 1976 році астрофізик Стівен Хокінг прийшов до висновку, що в умовах термодинамічної рівноваги таких об’єктів з довколишньою матерією білі діри неможливо відрізнити від їх антиподів – чорних дір. Щоб «вирахувати» такі об’єкти, необхідно змінити умови.

Колега Хокінга, Стівен Хсу з університету Орегона, колись запропонував модель побудови машини часу на основі використання принципу негативної енергії, в свою чергу, спробувавши змоделювати ситуацію, при якій біла діра не оточена диском матерії, а ізольована в порожньому просторі. Виявилося, що в цьому випадку вона не може залишатися стійким об’єктом і в кінцевому підсумку обов’язково вибухає. У цьому полягає ще одна з причин, чому білі діри так важко “зловити”. На думку Стівена Хсу, більшість їх них могли просто не “дожити” до наших днів.

Додайте відповідь

Please enter your comment!
Please enter your name here