Дом

Что такое белая дыра в космосе. Белые дыры существуют

Некоторые физики-теоретики доказывают, что процесс гравитационного коллапса не может развиваться бесконечно, как следует из классической теории, и должен остановиться на некоторой досингулярной стадии, образовав серую дыру.

Долгое время, развивая теорию гравитационных коллапсаров, никто даже не пытался задаваться «запрещенным» вопросом: а что же находится в самом центре ядра застывшей звезды? Формальные рассуждения о том, что в сингулярности черных дыр исчезают привычные нам свойства пространства-времени, а многие параметры начинают стремиться к бесконечности, мало кого могли удовлетворить.

В последней четверти XX века неожиданно возникла парадоксальная теория, предполагающая, что во Вселенной кроме черных есть еще и белые дыры и к ним ведут подпространственные каналы из области сингулярности коллапсаров.

Белая дыра антиколлапсара

Серая дыра

Будучи полными антиподами застывших звезд, белые дыры должны постоянно выбрасывать энергию и материю, и хотя белых дыр (впрочем, как и черных) никто еще не видел, их существование вполне вписывается в современную концепцию гравитационного коллапса и безукоризненно с математической точки зрения. Авторами идеи о белых коллапсарах являются физики-теоретики, которые интерпретировали таким образом некоторые необычные решения, полученные при моделировании на сверхмощных компьютерах сценариев возникновения коллапсирующих объектов.

У теоретиков эстафету перехватили астрофизики, которые, основываясь на уравнениях теории гравитации Эйнштейна и их решениях, полученных Шварцшильдом, смело связали возможность существования белых застывших звезд с точками разрыва между различными вселенными, одна из которых связана с черной дырой, а вторая - с белой. При этом может существовать некий подпространственный туннель, на одном конце которого располагается черная дыра со стороны нашей Вселенной, а на другом - белая дыра со стороны уже иного мира.

Ученые полагают, что вся материя, исчезающая в черной дыре, в неизмененном виде выбрасывается через белую. Но происходит это совершенно парадоксальным образом, а не в последовательности «поглощение - выброс». Согласно теории относительности, время в подобных межпространственных каналах способно течь вспять, и поэтому сам по себе момент выброса материи из перехода может произойти до момента ее поглощения.

Кроме черных и белых дыр можно представить себе еще и необычные коллапсары, в которых вещество выбрасывается из внутренней оболочки вблизи сингулярности и поднимается на некоторую высоту над горизонтом событий застывшей звезды, чтобы затем опять устремиться под гравитационную оболочку. В своих теоретических моделях некоторые физики настойчиво доказывают, что геометрия коллапсаров вполне допускает наличие подобных явлений для нового вида небесных тел, названных серыми дырами.

Если представления об обычных гравитационных коллапсарах появились в исследованиях эволюции звезд, то идеи о белых и серых дырах возникли в чисто теоретических построениях, связанных с попытками хоть как-то прояснить внутреннюю структуру застывших звезд.

Детальное изучение процессов гравитационного коллапса показало, что возможность образования стационарных серых и белых дыр крайне мала. Однако большинство реальных звезд вращается, как стремительные волчки, и следовательно, из них должны образовываться крутящиеся черные дыры. Если попытаться детально представить гравитационный коллапс вращающегося светила, то надо учитывать и обширные области пространства-времени, находящиеся над гравитационной поверхностью формирующейся застывшей звезды.

Именно отсюда следует логический вывод, что подобная звезда, превращающаяся в черную дыру в одной вселенной, может предстать белой дырой в ином мире. Так, сингулярность гравитационного коллапса в одной вселенной может отразиться расширяющимся антиколлапсом в другую вселенную. Причем устойчивость этих странных белых дыр напрямую зависит от скорости вращения исходного коллапсирующего объекта.

Схематическая модель вращающейся белой дыры была разработана во второй половине прошлого века советским астрофизиком и космологом Игорем Дмитриевичем Новиковым. Относительно стационарных белых дыр профессор Новиков предположил, что, несмотря на их нестабильность, эти образования могли бы играть важную роль в процессе рождения нашего мира.

В этом взрывном процессе отдельные области протопространства напоминали осколки от взрыва гранаты, не принимая участия во всеобщем расширении, сохраняя признаки первичной протосингулярности. Когда же подобные осколки довзрывного состояния начали наконец расширяться, они и проявили все свойства белых дыр. Это должны быть удивительнейшие образования, представляющие собой «доисторические» фрагменты сингулярности Большого взрыва, из которой в нашу Вселенную ворвались вещество и излучение.

Именно размышления о том, что некие остатки Большого взрыва могли сохраняться очень длительное время, привели Игоря Дмитриевича к предположению о возможности существования белых дыр.

Система из черной и белой дыр, называемая мостом Эйнштейна - Розена (по имени исследовавших этот феномен ученых)

Вращающаяся белая дыра

По его расчетам, вокруг каждого подобного посланца из сингулярного мира должно накапливаться колоссальное количество мощнейшего излучения фиолетовой части спектра. Через определенное время в фиолетовом слое соберется много света и его массовые и энергетические характеристики начнут настолько сильно искривлять пространство-время, что вокруг зародыша белой дыры замкнется эргосфера гравитационного коллапсара. Время такого превращения белой дыры в черную занимает где-то тысячные доли секунды.

За прошедшие годы проблема белых дыр неоднократно поднималась космологами и астрофизиками, причем ученые прекрасно понимали, что, если от Большого взрыва и сохранились удивительные элементы протосингулярности, обнаружить их будет далеко не просто, поскольку не очень-то и понятно, как они должны выглядеть.

При теоретическом анализе внутренней геометрии гравитационного коллапсара выяснилось, что горизонт будущего для одной вселенной может в то же время как бы являться горизонтом прошлого для другой. То есть любой горизонт событий застывшей звезды в одной вселенной представляет «с изнанки» еще один горизонт событий, через который материя попадает уже из белой дыры в иную вселенную.

Вопрос только в том, когда же это может произойти. Ответ найти непросто, и надо опять окунуться в глубины микромира. Мы уже знаем, что при изучении рождения пар элементарных частиц физики открыли, что лишенное вещества пространство вакуума заполнено виртуальными парами частиц. Например, для любой точки физического вакуума можно сопоставить наличие виртуальной пары электрон - позитрон.

В другую точку можно поместить виртуальную пару протон - антипротон. В каждом приведенном случае влияние виртуальных частиц в полной мере компенсируется влиянием виртуальных античастиц. А теперь представим, что извне падает достаточно мощный гамма-квант и соударяется с виртуальной парой частица - античастица. Виртуальная пара может поглотить столько энергии, что станет вещественной и появится в нашем мире. Таким образом, со стороны процесс «овеществления» пар элементарных частиц воспринимается как поглощение виртуальными парами энергии, превращающей их в реальные микрообъекты.

Ну а теперь давайте вспомним, что происходит вблизи пространственно-временной сингулярности в застывшей звезде. Все что падает на сингулярность, разрывается на части приливными силами, поскольку в непосредственной близости от сингулярности они настолько велики, что способны разрушить любой объект.

У горизонта событий белой дыры

Вселенная белых дыр

Ну а теперь рассмотрим еще раз физический вакуум, окружающий эргосферу - область пространства-времени, расположенную между горизонтом событий и так называемым пределом статичности. Объекты, находящиеся в пределах эргосферы, неизбежно вращаются вместе с застывшей звездой. Космический корабль, попавший в эргосферу, мог бы еще, в принципе, вырваться наружу, имея достаточную мощность двигателей. Физический вакуум просто кипит океаном невидимых виртуальных частиц, непрерывно рождая такие же виртуальные пары частица - античастица. В области сингулярности приливные силы вполне способны разорвать эти пары на отдельные элементы.

Теория предсказывает, что сам процесс разрыва пар может оказаться настолько сильным, что каждая виртуальная частица получит энергетическую возможность стать реальным микрообъектом. Так в субсингулярном пространстве возникают потоки частиц и античастиц.

Предсказание этого явления впервые встречается в оригинальных теоретических статьях Стивена Хокинга и приводит к некоторым важным выводам. Таким образом, если в стационарном коллапсаре возникает сингулярность, то она теоретически может разорвать около себя метрику пространства-времени и заполнить коллапсар веществом и антивеществом. Во вращающихся коллапсарах процесс должен протекать аналогично.

Надо еще учитывать то, что в газопылевом диске, опоясывающем застывшую звезду, скорости частиц достаточно велики, так что их столкновения порождают интенсивное электромагнитное излучение, включая высокоэнергичные фотоны рентгеновского излучения. Через некоторое время непрерывные столкновения уменьшают энергию частиц и скорость их вращения вокруг черной дыры, так что они начинают постепенно приближаться к гравитационной оболочке коллапсара и поглощаться им.

Другая часть заряженных частиц дрейфует в магнитосфере коллапсара к его полюсам, чтобы затем вылететь оттуда в гигантском джете. Так образуются выбросы частиц, излучающих радиоволны при столкновении с межзвездной материей. Длина подобных выбросов может достигать одного миллиона световых лет.

Изложенные теоретические результаты позволили многим астрофизикам считать, что в нашей Вселенной может существовать равное число белых и черных дыр, что само по себе выглядит достаточно парадоксально. Кроме того, высказывались предположения, что серые и белые дыры равномерно разбросаны по всей Метагалактике и их можно найти даже в окрестностях Солнечной системы.

Вход в иные миры

И сразу же возникает любопытный вопрос: а можно ли найти белые «обратные коллапсары» в окрестностях Солнечной системы? Несмотря на изрядную фантастичность подобного предположения, астрономы изредка сообщают о все новых источниках энергии, расположенных на окраине Вселенной и чем-то напоминающих колоссальные космические вулканы, которые извергают материю, поглощенную замерзшими звездами.

А нельзя ли использовать связь между черными и белыми коллапсарами для построения трансмирового пути между разными вселенными? Ведь идея о существовании внепространственных переходов-туннелей давно уже будоражит умы не только писателей-фантастов, но и вполне солидных ученых. Пока еще главная теоретическая проблема - в краткости мига самого перехода. Призрачный мост между мирами, по всем расчетам, может возникнуть лишь на очень краткие доли мгновения как некая эфемерная вспышка, освещающая изнанку черной дыры.

Полет в иную вселенную

И если белая дыра даже в десяток раз превышает размеры нашего Солнца, то она «сгорит» за тысячные доли секунды, и даже для колосса в миллионы солнечных масс время жизни измеряется всего лишь минутами.

Впрочем, даже если это совершенно фантастическое путешествие когда-нибудь и состоится, отважным космонавтам придется столкнуться со многими затруднениями. Например, их ждет полная неизвестность за границами замерзшей звезды, да и совершенно непонятно, как будет выглядеть мир, в который они попадут. И если даже звездолет уцелеет в новой реальности иного мира, неясно, в каком месте чужой вселенной расположится белая дыра, выбросившая космический корабль.

Столкновение белой и черной дыр

Шанс попасть в родной мир у путешественников останется один на миллиард. Но если допустить, что путешественники сумеют определить, какая именно застывшая звезда связана с их родной Вселенной, они, скорее всего, вернутся совсем в иные времена.

Ведь наверняка в силу различных парадоксов теории относительности даже несколько дней для космонавтов, проведенных на борту звездолета в ином мире, выльются в тысячи, а то и миллионы лет, прошедших в нашей Вселенной. Возвратившись в родной мир, экспедиция может не найти ни Солнечной системы, ни Млечного Пути. Впрочем, все эти опасности совсем не пугают энтузиастов внепространственных путешествий, и они уже давно рассуждают, как могут выглядеть космические корабли, способные пролететь через подпространственные ходы, связывающие разноименные коллапсары.

Пока еще все рассуждения о путешествиях через подпространственные каналы, состоящие из порталов черных и белых дыр, выглядят настоящей фантастикой. Да и само существование белых дыр предстает сугубо гипотетическим предположением, правда, подкрепленным множеством математических выкладок и даже компьютерными моделями. Возможно, открытие в будущем реальных белых дыр знаменует для наших потомков получение подпространственного канала, по которому можно будет получать какую-нибудь информацию из иного мира.

Можно даже пофантазировать, что вместе с потоками излучения из белого коллапсара когда-нибудь вылетит аппарат, созданный по ту сторону мироздания. Ну а наиболее любопытным будет, если это окажется земной транспространственный зонд, ушедший в странствия через черную дыру и вернувшийся в иные времена через белую... На самом деле ученые все чаще задумываются о том, куда же все-таки исчезает материя, попавшая в бездонный провал застывшей звезды.

Белая дыра как антипод черной

Рентгеновские звездные источники

Белым дырам может быть уготована и совершенно необычная роль спасителей человечества. Все чаще встречаются научно-популярные статьи, в которых вполне серьезно обсуждаются всяческие методы борьбы с угрозой будущей встречи с застывшими звездами, способными легко поглотить не только нашу планету, но и всю Солнечную систему. Наиболее радикальным методом активного противодействия блуждающим звездным каннибалам было бы, конечно, торпедирование их загадочными белыми коллапсарами.

В теории это выглядело бы так: некое совершенно фантастическое устройство выстреливает чередой миниатюрных белых дыр, которые, пересекая эргосферу коллапсара, сливаются вместе и в конечном итоге поглощают черную дыру. Так, несколько лет назад довольно близко от нашей планеты с громадной скоростью промчалось очень странное небесное тело, которое астрономы рассматривают как вероятного кандидата в черные дыры. Непосредственное столкновение подобного физического объекта с нашей планетой грозит ужасными бедами, ведь, согласно проведенным расчетам, Земля могла быть поглощена коллапсаром и, пройдя за горизонт событий, сжаться в сантиметровый шарик. Вот здесь и пригодилась бы некая фантастическая катапульта с белой дырой.

Жизненный путь разных звезд

Это интересно

В настоящий момент на роль одного из самых экзотических объектов Метагалактики - белой дыры - претендует рентгеновская вспышка, значащаяся в астрономических каталогах как GRB 060614. Этот феномен был зафиксирован в июне 2006 года в созвездии Индейца на расстоянии 1,6 млн световых лет. Астрофизики долго искали причину этого всплеска энергии и в итоге пришли к выводу, что наиболее вероятны два варианта: либо GRB 060614 свидетельствует о появлении какого-то необычного вида массивных сверхновых, поскольку на месте вспышки ничего обнаружено не было, либо астрономам наконец-то встретилась белая дыра, возникшая, в полном соответствии с теорией, посреди космической пустоты на краткий миг выброса энергии и материи.

Астрономы обнаружили во Вселенной пустое пространство протяженностью до десяти миллиардов триллионов километров. Оно не содержит в себе ни одного известного вида вещества – ни галактик, ни звезд, ни газа, ни черных дыр. При этом дыра в 1000 раз превышает обычное пустое пространство во Вселенной.

Это открытие противоречит существующим моделям эволюции Вселенной.

Исследователи Национальной Радиоастрономической Обсерватории штата Миннесота (США) направили на темное пятно радиотелескоп Very Large Array (VLA) и в буквальном смысле слова обнаружили огромную брешь во Вселенной. Этот феномен журналисты окрестили «белой дырой» в противоположность «черным дырам».

Если космическое вещество коллапсирует, образуя «черную дыру», которая стягивает к себе всю космическую массу вокруг эпицентра, то где-то в другом месте возможно появление такой же по величине «белой дыры». Представления человека о множественности миров, которые он пока еще не в состоянии исследовать иначе, как с помощью «дыр» во временном пространстве, основываются на предположении о существовании пространственно-временной симметрии. Возможно, где-то в «зазеркалье» в этот самый момент рождается «белая дыра».

Вопрос о существовании «белых дыр» уже рассматривался учеными. Они выдвинули гипотезу «белых дыр», чтобы объяснить феномен «взрывающихся галактик» и другие космические явления, которые порождают огромные массы энергии. «По теории Эйнштейна, время может течь вспять», – поясняет Блейк Темпл, астрофизик из Калифорнийского университета. – Именно здесь и кроется залог существования «белых дыр». «Эти странные объекты вполне удовлетворяют законам природы. В сущности, белые дыры – это... те же черные дыры, время в которых течет вспять».

Не так давно учеными проводились радиосъемки космического пространства. В регионе созвездия Эридана астрономы заметили темное пятно, в котором на 45% материи меньше, чем обычно. Позже выяснилось, что и температура реликтового излучения (остаточное излучение после Большого взрыва) в этой зоне на миллионные доли градуса ниже средней. Полученные данные оказались настолько неожиданными для исследователей, что до сих пор не появилось конкретных выводов.

Астрономы не могут объяснить пока еще тот факт, что космическое пространство, состоящее из звезд, звездной пыли и газа, все-таки в некоторых местах невидимо. «Темную материю» можно вычислить по гравитационному эффекту, который ее обнаруживает, но в «белой дыре» отсутствуют даже скрытые массы.

Есть одна теория, что «белые дыры» возникли в результате воздействия мощного галактического кластера. Он при помощи силы притяжения активно «откачивал» вещество из некоего пространства Вселенной. Сам кластер мог уже давно исчезнуть, а вот пустота, оставшаяся без космических тел, существует и поныне.

Итог подводить, конечно, рано. Ясно одно: несмотря на то, что некоторые тайны Вселенной стали явью, большая часть остается непостижимой даже для ученых.

Установили бы Вы себе на телефон приложение для чтения статей сайта epochtimes?

Это открытие противоречит существующим моделям эволюции Вселенной.

Время в мире течет по-разному: в мощном гравитационном поле оно идет медленнее, вдали от крупных объектов, быстрее. Оно может менять не только скорость своего движения, но и его направление.

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

черные дыры своей мощной гравитацией собирают вокруг себя в космосе всю материю, в то время как белые теоретически должны отталкивать ее от себя.
если из горизонта событий коллапсара невозможно выйти— то войти за горизонт событий белой также невозможно.
коллапсар поглощает вещество, и тем самым выделяет энергию —в то время как былая дыра выделяет вещество и поглощает энергию и т.д.

Во вселенной существование коллапсар— уже давно не открытие. А вот образование вселенной белых дыр так и осталось гипотетическими рассуждениями.

Однако группа израильских ученых утверждает, что они смогли зафиксировать на фото белую дыру в виде вспышки. Характеристики вспышки гипотетической белой дыры отличаются от прежде известных различных вспышек звезд. Ученые считают, что мгновенный распад белой дыры похож на Большой взрыв, но во много раз меньше. Такому взрыву было присвоено название Малый взрыв. Он характерен тем, что когда происходит, из неоткуда появляется множество энергии и материи. Он как бы выбрасывает все, что было накоплено внутри.

Изучая эти особенности, можно констатировать, что загадки существования белых дыр, могут быть только до тех пор, пока какие-то конкретные объекты не обнаружат космонавты. Также стоит отметить, что белая дыра сможет быть реальностью только в том случае, пока в ее рамках не будет ни одной из частиц материи. Поскольку, если хотя бы одна альфа-частица попадет в нее, то белая дыра мгновенно же разрушится.

Конечно же, как в любой гипотетической теории здесь тоже есть люди, которые на 100% уверены в существовании белых дыр. В университете Aix-MarseilleUniversity во Франции есть группа ученых, которые упорно пытаются объяснить человечеству, что в теории черных и белых областей пространства-времени уже давно лежит физика, в которой есть теория петель квантовой гравитации.

Связь черных и белых дыр

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

Вещество, попавшее за горизонт событий коллапсара, выходит из горизонта событий белой дыры. Между входом и выходом могут находиться не только огромные расстояния в миллиарды световых лет, которые вы преодолеете за мгновение, но и большое количество времени. Это дает возможность путешествовать в нем! Однако не каждый коллапсар будет связан с белой дырой.

Существует еще одна похожая теория, которая предполагает не только путешествие между отдельными частями Вселенной, но и путешествие между самими вселенными.

Из одной вселенной в другую попасть обычными путями даже теоретически невозможно, т.к. они находятся в разных пространствах. Единственный способ попасть из одной вселенной в другую — пространственно-временной тоннель, состоящий из белых и черных дыр.

Если человеку удастся обуздать и воссоздать природу пространственно-временных тоннелей, или, попросту говоря, червоточин, то появится возможность перемещаться на огромные расстояния и путешествовать во времени.

Еще одним вариантом ученых является теория о склеенных дырах. То есть, белые дыры могут быть приклеены к черным. В данном случае, теория получила название кротовой норы. Именно под таким названием о ней очень часто вспоминают в научно-фантастических рассказах. Но, как и у остальных теорий, есть несостыковка. Если материя попадет в эту кротовую нору, то в результате мы получим ее крах, поскольку будет закрыт проход между областями пространства-времени.

Еще одна часть ученых утверждают, что поскольку коллапсары могут быть не только черными, но и белыми, то возникает возможность того, что если мы попадем в черную дыру, мы потеряем сингулярность, и попадем в другую Вселенную. В свою очередь эта черная дыра является белой, но уже в какой-то иной вселенной. Все эти Вселенные абсолютно разного характера. Из этого можно сделать вывод, что если одно тело упадет в черную дыру, то уже никогда не вернется в прежнюю Вселенную.

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

Исследования существования белых дыр

Также есть сведения о том, что ученые из США с помощью радиотелескопа VLA обнаружили огромную пустоту, в середине которой нет ничего из известных астрономам веществ или материй. Также известно, что эта область пространства-времени гораздо большего размера, чем те, которые находили до этого и которые известны в космическом пространстве.

Кроме этого, было обнаружено пятно недалеко от созвездия Эридана, в котором на 45% меньше энергии, чем должно быть. Выявлено еще и то, что после Большого взрыва, температура там стала гораздо меньше средней на миллионные доли градуса. Эти явления никак не могут оставить ученых в покое, поскольку однозначного объяснения им не было, а без внятного доказательства они остаются чем-то необъяснимым.

Если уже давно доказано, что вокруг коллапсар существует гравитационное поле, с помощью которого их и обнаруживают, то с белыми дырами так не происходит. Есть предположения по поводу существования галактического кластера, который смог выкачать гравитационное поле из них.

Поскольку белые дыры называют вспышками, то некоторые ученые делят их на долгие, длительные и короткие. Длительными считаются те, которые более двух секунд, а вот короткие — это те, продолжительность которых была меньше двух секунд. Также встречаются вспышки, которые по своим параметрам могут не попадать ни под одну из категорий, и именно 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 в черные дыры. В то время как короткие гамма-вспышки — это следствие соединения нейтронных звезд, которое приводит к созданию нового коллапсара.

Стоит упомянуть здесь и решение Шварцшильда, в котором речь идет о белых и черных дырах. Мировое научное сообщество считает, что белых Шварцшильдовских дыр не существует. А вот в решении Керра говорится о том, что белая дыра — это образование, которое получилось из совмещения двух коллапсаров.

Вспомнив о теории квантовой гравитации — черные дыры могут превращаться в белые с течением времени.

Сегодня, в основном, мы с вами поговорили о приверженцах теории существования белых дыр, но не стоит забывать и о скептиках, ведь как показывает практика, именно благодаря им доказывается большинство теорий.

Так, многие считают, что во Вселенной совсем нет связи между черными и белыми дырами. Ученые так думают, поскольку если бы любое попавшее в коллапсар вещество вышло затем где-то в другом месте, то коллапсар моментально бы исчез, так как вещество вылетело бы уже с белой дыры (учитывая противоположное направление времени в них).

В любом случае, пока с точки зрения математики белые дыры являются чем-то необычным, а соответственно не изученным в совершенстве. Но как показывает нам история, все необычное в математической сфере довольно редко воплощается в реальной жизни.

Множество загадок до сих пор не разгадано даже учеными, которые постоянно занимаются исследованиями в этой сфере.

В заключение могу сказать одно: каждый человек сам решает, во что ему верить, а во что нет. Поэтому читайте, изучайте, исследуйте, верьте, анализируйте и разрушайте созданные реальностью стереотипы.