В результате смерти сверхмассивных звезд в космосе образуется черная дыра, что имеет точку сингулярности с надвеликою плотностью массы и горизонт событий – точку невозврата. Итак, мы знаем, что черная дыра – це місце, куда можно попасть, но откуда невозможно выйти.
В астрофизике существует теоретическое понятие, абсолютно противоположное черной дыре – белая дыра. Більшість фізиків переконані, что белых дыр в природе в принципе существовать не может, но есть и те, кто выдвигает аргументы в пользу существования белых дыр.
Белая дыра – гипотетический физический о’объект во Вселенной, область, из которой можно выйти, но в которую ничто не может войти.
История исследования
Если представление о черную дыру с’появилось из исследования эволюции звезд, то идея о белую дыру возникла чисто математически в зв’в связи с решением Шварцшильда. Полное решение Шварцшильда содержит как черную, так и белую дыру. Считается, что шварцшильдівських белых дыр на данный момент не существует.
Думка про білі діри Шварцшильда було відроджено в середині 1960-х років радянським вченим І. Д. Новиковым. По мнению Новикова, белые дыры пов’связанные с рождением нашей Вселенной. Большинство астрономов считают, что Вселенная с’появился в результате взрыва первичного бесконечно плотного состояния. Иначе говоря, вся Вселенная, который мы наблюдаем, должен был представлять собой одну гигантскую сингулярность, которая по неизвестной нам причине вдруг разразилась.
Допустим, что какие-то отдельные области не приняли участия в этом общем расширении Вселенной, другими словами, по какой-то причине небольшой “кусочек” первичной сингулярности сумел сохраниться не расширяясь, в течение очень длительного времени. Когда же подобный “отсталый элемент” начал расширяться, он должен начать проявлять все свойства белой дыры. Мысль о том, что маленькие кусочки Большого Взрыва могли сохраниться в течение длительного времени, привела Новикова к предположению о возможности существования шварцшильдовських белых дыр.
Проблема белых дыр Шварцшільда рассматривалась Д. М. Ердлі в Калифорнийском технологическом институте в начале 1970-х годов. Согласно его расчетов, излучение от Большого Взрыва, что собиралось вокруг “отсталых элементов”, настолько сильно искривляла пространство-время, что вокруг потенциальной белой дыры образовывалась черная дыра. Такое преобразование потенциальной белой дыры в черную дыру происходит примерно за 1/1000 с. Значит, если любые “отсталые элементы” и существовали, они должны были превратиться в черные дыры вскоре после рождения нашей Вселенной.Расчеты Ердлі надежно “закрыли” возможность существования в природе белых дыр Шварцшильда.
Австралийский математик Керр также активно исследовал черные и белые дыры. Полное решение Керра содержит как черную, так и белую дыру. Он предположил, что белая дыра образуется в одной вселенной при образовании черной дыры в другом.
Белые дыры и теория петлевой квантовой гравитации
Применив теорию петлевой квантовой гравитации до черных дыр, теоретики Хэл Хаггард и Карло Ровелл из Марсельского университета во Франции показали, что черные дыры могли бы превращаться в белые при определенных квантовых процессах.
Петлевая квантовая гравитация предполагает, что пространство-время состоит из фундаментальных строительных блоков, сформированных как петли. По мнению Хаггарда и Ровелло, конечный размер петель препятствует коллапса умирающей звезды в точку сингулярности, а вместо того превращает о’объект в белую дыру. Этот процесс занимает несколько тысячных долей секунды, но благодаря мощности гравитации, что участвует, релятивистские эффекты позволяют наблюдать за трансформацией долгое время, если смотреть издалека. Таким образом, крошечные черные дыры, зародившиеся в юном вселенной, сейчас могли бы «вспыхивать как петарды», образуя белые дыры. Некоторые из таких взрывов, как считают астрономы, привели к появлению сверхновых НЕ, а белых дыр.
Превращение черной дыры в белую могло бы решить старую головоломку, известную как информационный парадокс черной дыры. Физики игнорируют любого, кто считает, что информация может быть уничтожена, но общая теория относительности говорит, что все, включая информацию, падая в черную дыру, не может вернуться. Эти два заявления долгое время конфликтовали, пока Стивен Хокинг 40 лет назад не показал, что черные дыры испаряются со временем. Идея того, что информация в черной дыре может пропадать навсегда, вызвала дискуссию, которая продолжается по сей день.
Но что, если черная дыра превращается в белую, а «вся информация восстанавливается», спрашивает Хаггард? «Нас очень волнует этот механизм, поскольку он позволяет решить очень много острых вопросов».
Вероятно открытие в 2006 году
В 2006 році ізраїльські астрофізики Алон Реттер і Шломо Хеллер заявили, що саме біла діра стала джерелом аномального гамма-спалаху GRB 060614.
GRB 060614 расположена на расстоянии около 1,6 миллиона лет от Земли в созвездии’ї Индейца. Вспышка, зафиксирован 14 июня 2006 года множеством мощных телескопов, сопровождался длительным световым эффектом, что позволило астрономам точнее определить координаты о’объекта и измерить необходимые параметры.
Все гамма-вспышки делятся на два класса: длинные (их продолжительность более двух секунд) и короткие (от нескольких миллисекунд до двух секунд). Однако вспышка GRB 060614, как не странно, не подходил ни под одну из этих классификаций – он имел параметры, соответствующие обеим разновидностям. Как считают ученые, долгие гамма-вспышки возникают чаще всего вследствие коллапса массивных звезд, которые превращаются в черные дыры, а короткие – в результате слияния двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры, что приводит опять же к формированию черной дыры. В данном случае вспышка длился целых 102 секунды и, по идее, должен был завершиться взрывом сверхновой. Однако никакой сверхновой, пов’связанной с GRB 060614, исследователи не обнаружили. К тому же, в этой области неба вообще не ожидалось ни гамма-всплесков, ни появления подобных о’объектов.
Как предполагают ученые, белые дыры могут формироваться при выбросе за горизонт событий вещества черной дыры, что находится в другом часовом измерении. В результате посреди космической пустоты возникает спонтанно область, которая через короткое мгновение взрывается, выбросив во Вселенную потоки вещества и излучения. Если черная дыра затягивает в себя любое вещество благодаря колоссальной силе гравитации, то белая, наоборот, все из себя выбрасывает.
Так как процесс распада белой дыры в чем-то сходен с Большим взрывом, который, как предполагается, породил Вселенную, Реттер и Хеллер окрестили это событие Малым взрывом. Если последствия данного явления действительно аналогичные последствия Большого взрыва, то это прекрасно объясняет, почему на месте GRB 060614 не появилась сверхновая, как ожидалось.
Даже если белые дыры существуют, чому ми не можемо їх реально зафіксувати?
Еще в 1976 году астрофизик Стивен Хокинг пришел к выводу, что в условиях термодинамического равновесия таких об’объектов с близлежащей материей белые дыры невозможно отличить от их антиподов – черных дыр. Чтобы «вычислить» такие об’объекты, необходимо изменить условия.
Коллега Хокинга, Стивен Хсу из университета Орегона, когда предложил модель построения машины времени на основе использования принципа отрицательной энергии, в свою очередь, попытавшись смоделировать ситуацию, при которой белая дыра не окружена диском материи, а изолирована в пустом пространстве. Оказалось, что в этом случае она не может оставаться устойчивым о’объектом и в конечном итоге обязательно’обязательно взрывается. В этом заключается еще одна из причин, почему белые дыры так трудно “поймать”. По мнению Стивена Хсу, большинство их них просто не могли “дожить” до наших дней.
