Ikona szukaj

Czy białe dziury mogą istnieć?

Białe dziury są zjawiskiem hipotetycznym, przeciwieństwem czarnych dziur, które mogą istnieć w tym sensie, że można je opisać prawami ogólnej teorii względności, ale których istnienie we Wszechświecie uważa się za wysoce spekulatywne.

Jak dotąd nie zaobserwowano żadnych białych dziur, a badania nie potwierdziły ich istnienia, jednak niektórzy naukowcy sądzą, że Wielki Wybuch mógł być przykładem takiego zjawiska.

Czarna dziura pochłania materię i energię, a te trafiają do jej środka – osobliwości (zgodnie z założeniami ogólnej teorii względności), w której się kumulują. Według teorii, materia i energia po dotarciu do osobliwości, miałyby z niej wypływać do białej dziury.

Możliwość istnienia białych dziur wysunął rosyjski kosmolog Igor Nowikow w 1964 roku. Matematycznie czarna dziura odpowiada pewnego rodzaju rozwiązaniu równań ogólnej teorii względności (równanie Einsteina). Najprostsze rozwiązanie tych równań przedstawia wieczną czarną dziurę, znaną jako czarna dziura Schwarzschilda. Czarna dziura Schwarzschilda składa się z dwóch typów horyzontu (horyzont zdarzeń - strefa otaczająca dziurę, granica w czasoprzestrzeni, po przekroczeniu której prędkość ucieczki dla dowolnego obiektu przekracza prędkość światła w próżni, żaden obiekt nie jest w stanie opuścić tego obszaru, wszystko, co przenika przez horyzont zdarzeń od strony obserwatora, znika) – horyzontu "przyszłego" obejmującego osobliwość, a tym samym opisującego obszar, którego nie można opuścić, gdy w niego weszliśmy) oraz horyzont "przeszły" wyznaczając region, w którym nie można przebywać i z którego można się tylko wydostać. Ten region nazywany jest białą dziurą.

W zależności od typu rozważanego rozwiązania istnieje kilka rodzajów białych dziur. W przypadku czarnej dziury mającej ładunek elektryczny lub moment pędu, biała dziura jest "bramą wyjściową" czarnej dziury istniejącej w innym wszechświecie. Taka konfiguracja nazywana jest tunelem czasoprzestrzennym. W 1921 roku ich istnienie zaproponowali Albert Einstein oraz Nathan Rosen (most Einsteina-Rosena), którzy prowadzili obliczenia matematyczne opisujące ten hipotetyczny obiekt. W latach następnych most określono mianem tunelu. Niemożliwe jest jednak użycie mostu do przejścia z jednego wszechświata do drugiego, ponieważ niemożliwe jest wejście do horyzontu zdarzeń białej dziury z zewnątrz, a każdy, kto wejdzie w horyzont czarnej dziury z dowolnego wszechświata, nieuchronnie uderzy w osobliwość czarnej dziury.

Jako pierwszy zagadnienie to opracował Fred Hoyle w 1957 roku. Według jednej z teorii grawitacji kwantowej, czarne dziury mogą przekształcać się w białe dziury.

Fizycy nie traktują białych dziur tak poważnie, jak czarnych dziur, ponieważ nie byłoby procesów, które w naturalny sposób prowadziłyby do ich powstania; mogłyby istnieć tylko wtedy, gdyby zostały wbudowane w początkowe warunki Wielkiego Wybuchu. Dodatkowo przewiduje się, że taka biała dziura byłaby wysoce niestabilna, jeśli jakakolwiek niewielka ilość materii spadłaby z zewnątrz w kierunku horyzontu.

Teoretycznie przewiduje się, że supermasywne czarne dziury znajdują się w centrum każdej galaktyki i prawdopodobnie galaktyka nie może powstać bez nich. Stephen Hawking i inni zaproponowali, że te dziury rodzą supermasywne białe dziury.

Podobnie jak czarne dziury, białe dziury mają właściwości takie jak: masa, ładunek i moment pędu. Przyciągają materię jak każda inna masa, ale obiekty spadające w kierunku białej dziury nigdy tak naprawdę nie osiągnęłyby horyzontu zdarzeń białej dziury.

Aby biała dziura mogła istnieć, musi albo być wynikiem fizycznego procesu prowadzącego do jej powstania, albo być obecną podczas tworzenia wszechświata. Żadne z tych rozwiązań nie wydaje się satysfakcjonujące: nie jest znany proces astrofizyczny, który mógłby doprowadzić do powstania takiej konfiguracji, a uznanie jej istnienia od stworzenia wszechświata sprowadza się do przyjęcia bardzo określonego zestawu warunków początkowych, które nie mają konkretnej motywacji. Dlatego trudno sobie wyobrazić istnienie białych dziur.

Źródło:
https://www.nasa.gov/jpl/nustar/pia18919

18.03.2021

Monika

©Planeta Mars 2021