Исаак Ньютон учил нас тому, что на каждое действие существует равная и противоположная реакция. Надавите на стену, и она оттолкнёт. Учитывая это, космические «белые дыры» имеют большой смысл — они кажутся даже неизбежными.
Все мы знаем о черных дырах, тех космических пылесосах, которые всасывают все, включая свет, который приближается слишком близко. Ну а как же наоборот? Могут ли в обширном бесконечном космосе также присутствовать белые дыры, которые испускают материю и энергию в пустоту, и в нее невозможно войти?
Нам кажется, что все происходит в двоичных вариантах — если есть включатель, возможно, где-то есть выключатель. И белые дыры также чувствуют себя как необходимый баланс к окончательности черных дыр: Куда идут все эти засосанные объекты?
Белая дыра. Фото из открытых источников.
К сожалению, действительно ли существуют белые дыры, остается открытым вопросом. Но это не помешало исследователям задуматься о том, какими они были бы, если бы они существовали. Некоторые теории предполагают, что они могут даже быть необходимыми для решения некоторых давних проблем, от природы темной материи до природы самой вселенной.
Дырявая Вселенная!
Белые дыры ведут свое происхождение от общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Некоторые решения сложных уравнений теории порождают черные дыры, и, оказывается, другие решения порождают белые дыры. Обе, по крайней мере математически, одинаково возможны.
Кроме того, черные дыры и белые дыры переплетены так, как подсказывают названия. Астрофизики NASA называют последнюю «обратным по времени черным дырам». Иными словами, разверните кадры фильма с черной дырой, и вы получите белую дыру — и наоборот.
Отлично, но что это на самом деле означает? Некоторые интерпретации довольно буквальные. Белые дыры могут быть просто противоположным концом черных дыр, соединенных теоретическими туннелями пространства-времени, называемыми (конечно) червоточинами. Таким образом, вещество и энергия, попадающие в черную дыру, в конечном итоге вылетят из белой дыры, где-нибудь в этой или другой вселенной.
Но пока не спешите в черную дыру, сокрушительная гравитация гарантирует, что только разобранная и смятая версия вас и вашего багажа вылетит из белой дыры с «другая стороны».
Черные дыры возрождаются
Другая интерпретация того, как они могут выглядеть в реальной жизни, пришла в 2014 году, когда исследователи предположили, что из трупов черных дыр могут возникнуть белые дыры. Современное мышление говорит, что черные дыры испускают излучение и медленно испаряются, становясь все меньше и меньше, пока они просто не исчезнут. Но, похоже, некоторые концепции вселенной говорят, что это невозможно.
Если это правда, то черная дыра может сжиматься только до достижения естественного предела. Тогда он отскочил бы наружу в виде «квантового отскока», превратив сокращающуюся черную дыру в расширяющуюся белую дыру. Звучит фантастически, но математика, очевидно, проверяется.
Эта идея может решить ряд проблем, мешающих физике. Во-первых, энергетически-массовый парадокс черной дыры был бы почти тривиально разрешен. Проще говоря, парадокс гласит, что энергия-масса, попадающая в черные дыры, полностью исчезает вместе со смертью черной дыры, поскольку она превращается в ничто. Но энергия-масса должна быть нерушимой и никогда не может быть полностью уничтожена. Квантовые отскоки решат эту проблему аккуратно: вся энергия-масса, хранящаяся внутри черной дыры, будет просто выбрасываться, когда она станет белой дырой.
Белые дыры могут также помочь объяснить идентичность темной материи, еще одной постоянной головной боли теоретиков. Проблема здесь в том, что что-то удерживает вместе части вселенной. Текущее объяснение называет этот невидимый материал темной материей, таинственной субстанцией, которая не реагирует со светом или любой другой известной силой природы, кроме гравитации. Никто не знает, какой может быть темная материя, даже если она составляет около 84 процентов всей материи во вселенной. Но в газете 2018 года говорилось, что белые дыры, которые трудно обнаружить сделаны из таинственной материи.
Рождение Космоса
Одно окончательное толкование белых дыр, чтобы закончить обсуждение. «Вы можете думать о Большом Взрыве как об окончательной белой дыре», — сказал астрофизик Эзекьель Трейстер.
Это не так безумно, как кажется. Математика во многом сходиться в том, что выбросы белой дыры и творения Большого взрыва имеют одну природу. Оба эти события тоже принципиально непостижимы. Сложно даже представить о том, что произошло до Большого взрыва и что его вызвало. И отражая наше твердое понимание того, как рождаются черные дыры, белые дыры имеют по сути мутное происхождение: уравнения Эйнштейна описывают, как белые дыры могут существовать, а не как они могут образовываться.
Многим исследователям достаточно параллелей, чтобы предположить, что Большой взрыв и белые дыры — это одно и то же. «По определению, — продолжил Трейстер, — белую дыру нельзя создать, поэтому единственный способ получить ее — это если вселенная «начнется» с ней». То есть, может быть, мы и остальная часть вселенной являемся частью того, что Белая дыра 13,8 миллиардов лет назад выплюнуло наружу. Возможно, это единственная белая дыра, которую допускает наша вселенная: та, которая породила ее.
Но для того, чтобы любая или все эти интерпретации были правдой, нам нужны доказательства того, что белые дыры существуют в первую очередь, а у нас их нет. Это просто еще один способ, которым они представляют собой зеркальное отражение черных дыр, которые хорошо документированы и почти наверняка встречаются во всей вселенной.
«Белые дыры являются спекулятивными, и нет никаких оснований думать, что они существуют», — сказал астрофизик Кевин Шавински в том же чате, что и Трейстер.
Как и со многими другими абсурдными объектами, то, что они могут существовать, не означает, что они существуют. Но это не значит, что о белых дырах не стоит думать.
