Какво е бяла дупка?

Сигурно сте чували за черните дупки? Смята се, че има такава в сърцето на всяка галактика и дори в центъра на нашата собствена, но въпреки това те все още са обвити в мистерия.

Чували ли сте обаче някога за белите дупки, злите близнаци на черните дупки?

Слънцето

Какво е бяла дупка?

Бялата дупка се счита за теоретичната противоположност на черната дупка.

Черните дупки са обекти, които генерират гравитационно поле, толкова силно, че нищо в близост до тях – включително светлината – не може да избяга. Точно на ръба на тази пропаст е т. нар. хоризонт на събитията – прагът, след който, за да избягате от гравитацията на черната дупка, трябва да се движите по-бързо от скоростта на светлината. А според специалната теория на относителността на Айнщайн нищо в космоса не може да се движи по-бързо от скоростта на светлината.

Те поглъщат материал, който се компресира в безкрайно плътна топка, наречена сингулярност. Черните дупки могат да имат маса, равна на милион слънца, компресирани до размера на едно Слънце. Ако погледнете в нея обаче, тя ще изглежда невидима, защото не позволява на светлината да излезе. Ние все пак знаем, че те са там от начина, по който масивни обекти (т.е. с огромна гравитация) изкривяват пространство-времето около себе си. Това е общата теория на относителността на Айнщайн.

Смята се, че белите дупки съществуват въз основа на същите концепции на общата теория на относителността като черните дупки. Смята се, че те имат гравитация, така че привличат обекти – но нищо, което отива към тях, няма да се сблъска с бялата дупка.

Това е така, защото белите дупки не позволяват на нищо да влезе, включително светлина и материя – което е функционално противоположно на черните дупки. Вместо това те непрекъснато излъчват материя и енергия, предотвратявайки повторното навлизане на нещо зад хоризонта им на събитията. Ако ги погледнете, те биха изглеждали точно като черни дупки (ако можеха да се видят), но наобратно: бълващи светлина и материя в космоса.

Какво ще се случи, ако се приближим до бяла дупка?

Теоретично, ако се приближите до бяла дупка в космически кораб, ще бъдете наводнени от колосално количество енергия, което най-вероятно ще унищожи и кораба, и вас. Дори ако корабът може да издържа на гама лъчи, самата светлина ще започне да ви забавя, както съпротивлението на въздуха, което забавя движещо се превозно средство.

И дори ако корабът е построен така, че да не се влияе от енергийните емисии, пространство-времето около бялата дупка би било странно изкривено; приближаването до нея би било като да се изкачваш по баир. Необходимото ускорение ще става все по-високо и по-високо, докато се движите все по-малко и по-малко. Във Вселената няма достатъчно енергия, за да ви доближи до нея, да не говорим да влезете вътре.

Но как може енергията в бялата дупка да идва от нищо друго освен от самото пространство-време? Това е една от причините, поради които съществуването им е много малко вероятно. Въпреки това, има някои теории, в които белите дупки са възможни, но може би не точно както е описано в общата теория на относителността.

Карл Шварцшилд

Как се образуват белите дупки?

Има няколко хипотези: Първо, още космологът Игор Новиков през 1964 г., казва, че белите дупки са теоретичният зъл близнак на черните дупки като се основава на работата на физика Карл Шварцшилд, който излага черните дупки и това, което днес наричаме червеи, през които теоретично могат да преминат обекти, за да прескочат моментално огромни разстояния, между хоризонтите на събитията и теоретично противоположни версии на сингулярността.

Въпреки това, физиците показват математически, че белите дупки могат да съществуват, но не и в реалния живот, защото не могат да разберат как биха могли да се образуват, ако са противоположни на черна дупка. Черните дупки се образуват, когато звезда умре и колабира. Обратното би било черна дупка да експлодира в звезда, което нарушава правилата на ентропията.

Друга хипотеза предполага, че в края на живота си черните дупки се превръщат в бели дупки, макар и много за кратко. През 2014 г. теоретичният физик Карло Ровели разработва модел, който предполага, че в края на живота си черните дупки се превръщат в бели дупки, изливайки експлозивно целия материал, който са погълнали през живота си в космоса.

Превръщането на черна дупка в бяла дупка ще се случи веднага след първоначалното образуване на черната дупка. Техният модел се основава на теория, наречена „примкова квантова гравитация“ – където гравитацията и пространство-времето са изтъкани от малки отделни бримки, които не могат да бъдат разделени повече. Тъй като умираща звезда се срива под собствената си гравитация, тя ще продължи да се свива, докато в крайна сметка не достигне етап, в който не може да стане по-малка, защото бримките не могат да се компресират повече.

В този момент бримките упражнят външен натиск, наречен „квантов отскок“, който ще превърне черната дупка в бяла дупка.

Според грубата преценка на Ровели са необходими само няколко хилядни от секундата, за да се трансформира черна дупка в бяла. И все пак, въпреки че трансформацията е почти мигновена, черните дупки все още могат да ни изглеждат като на милиарди или трилиони години, защото тяхната гравитация разтяга светлинните вълни и забавя времето.

Художествено представяне на пулсарна планета с ярки полярни сияния

Съществуват ли бели дуки?

Към момента белите дупки все още се считат само за теоретична концепция, макар че това може да е заради сегашното ни разбиране за физика.

Смята се, че белите дупки са много нестабилни. Малък е шансът космическо събитие, което изхвърля толкова много материя и енергия, да се задържи достатъчно дълго, за да бъде уловено от телескоп. Някои теоретизират, че когато бялата дупка изхвърля цялата тази материя, ако се сблъска с друга материя в орбитата си, цялото нещо ще се срути в себе си и ще се превърне пак в черна дупка, създавайки безкраен кръговрат от черни, после бели, след това пак черни дупки… Самият Стивън Хокинг посочва, че двете може всъщност да се държат толкова сходно, че така или иначе да не можем да ги различим.

Много явления са представени като потенциални бели дупки, обикновено защото са мистериозни обекти, които все още не сме успели да обясним подробно: такива са били изблици на гама лъчи, бързо въртящите се неутронни звезди и черни дупки, достигащи края на живота си. Дори Големият взрив е описван като бяла дупка.

Но досега нито една такава не е била пряко наблюдавана и дори теоретичното им съществуване повдига някои притеснения и недоверие. Изглежда по-скоро, че се ползват като заместител, докато не се появят повече наблюдения на явлението или по-добра теория за него.

Въпреки че си струва да се отбележи, че Айнщайн публикува своята обща теория на относителността, която предсказва черните дупки, през 1915 г., а чак през 1971 г. е идентифицирана първата.