Белые дыры в космосе физика. Во вселенной впервые открыт гигантский антипод черной дыры

Во Вселенной много разнообразных интересных объектов. Это многочисленные планеты, звезды, кометы, астероиды, созвездия, галактики и, конечно же, черные дыры. Но мало кто знает, что в космосе могут быть и белые дыры - полная временная противоположность черным. Ученые предполагают, что они могут появляться при выходе событий космического вещества черной дыры, которая находится в другом времени.

В отличии от белые существуют лишь незначительное время (по космическим меркам) и спонтанно появляются в пустоте. Во Вселенную они выбрасывают вещество и излучение. Ведь если существуют такие объекты, как которые беспрерывно поглащают вещество, то должны быть и объекты, которые его выделяют.

Пока белые дыры в космосе обнаружить не удается. Но многочисленные приверженцы данной теории не оставляют свои надежды на открытие таковых в будущем. Найдут ли их? Ведь если будут неопровержимые доказательства существования таких дыр, то сразу несколько основных законов физики нарушатся, а фундамент современной науки придется кое-где подлатывать. Причем очень основательно.

Возникновение и мгновенный распад в космическом пространстве белой дыры астрономы называют Малым взрывом, поскольку этот процесс очень сходен с Большим взрывом, без которого наша Вселенная сейчас не существовала бы. Но на сегодняшний момент такие объекты, которые можно было бы назвать белыми дырами, неизвестны. Также отсутствуют и какие-либо предпосылки по способам их поиска (например, черные дыры находятся, как правило, в центрах больших галактик).

Недавно учеными-астрофизиками Шломо Хеллером и Алоном Реттером было высказано сенсационное заявление. Оно заключалось в том, что возможной причиной необычной гамма-вспышки GRB060614, которая была зафиксирована несколькими мощнейшими телескопами четырнадцатого июня в 2006 году, были именно белые дыры или дыра. GRB060614 находится в созвездии индейца (от Земли на расстоянии около полутора миллионов лет). Вспышка сопровождалась необычайно длительным световым эффектом, благодаря которому астрономы смогли определить координаты и измерить параметры объекта. Чем же она необычна? Все известные вспышки гамма-излучения делятся на долгие (свыше двух секунд) и короткие (меньше двух секунд). Но эта не подходила под оба параметра. Поэтому ученые уделили ей особое внимание.

Специалисты считают, что долговременные гамма-вспышки появляются чаще всего из-за коллапса некоторого количества массивных звезд, которые затем преобразуются в черные дыры. Короткие гамма-вспышки - это результат слияния нейтронной звезды и дыры черной, либо нейтронных звезд. Это приводит к формированию черной дыры. Вспышка, зафиксированная израильскими учеными, длилась 102 секунды. По теории, это должно было означать, что она закончится который так и не произошел. Кроме того, на данном участке неба гамма-всплесков не предвиделось, как и появления каких-либо новых объектов.

Физик-теоретик Поплавски Никодем предложил модель, по которой наша Вселенная является внутренними стенами черной дыры, которая расположена где-то в другой Вселенной. В своей работе этот ученый показал, что все черные дыры допускается рассматривать как входы, соединяющие различные районы пространства. Также Поплавски Никодем считает, что другой конец черной дыры соединен с началом белой. При этом внутри тоннеля создаются условия, которые напоминают постепенно расширяющуюся Вселенную. Из этого можно сделать вывод о том, что и наша Вселенная вполне может оказаться внутренней частью тоннеля, а черные и белые дыры - входом и выходом в регионы космического пространства.

Теория Поплавски объясняет парадокс: почему при попадании в черную дыру космическое вещество исчезает и нигде более не появляется.

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.

Это открытие противоречит существующим моделям эволюции Вселенной.

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

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.

О наличии в космосе так называемых черных дыр мы знаем давно. Но помимо них, теоретически существуют и так называемые "белые дыры" — странные объекты, внутрь которых невозможно попасть. Недавно израильские астрофизики Алон Реттер и Шломо Хеллер заявили, что именно такой объект стал источником аномальной гамма-вспышки GRB 060614 в 2006 году.

GRB 060614 расположена на расстоянии около 1,6 миллиона лет от Земли в созвездии Индейца. Вспышка, зафиксированная 14 июня 2006 года множеством мощных телескопов, сопровождалась длительным световым эффектом, что позволило астрономам точнее определить координаты объекта и измерить необходимые параметры. Вот тут-то исследователей и ожидал сюрприз!

Дело в том, что все гамма-вспышки делятся на два класса: долгие (их продолжительность более двух секунд) и короткие (от нескольких миллисекунд до двух секунд). Однако наблюдаемая вспышка, как ни странно, не подходила ни под одну из этих классификаций — она имела 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 длилась целых 102 секунды и, по идее, должна была завершиться взрывом сверхновой. Однако никакой сверхновой, связанной с GRB 060614, исследователи не обнаружили. К тому же, в этой области неба вообще не ожидалось ни гамма-всплесков, ни появления подобных объектов.

Астрофизики пришли к выводу, что черная дыра там все-таки появилась, но процесс ее формирования пока еще не известен науке.

Не исключено, что имеются еще подобные "аномальные" прецеденты, но они пока не были зафиксированы. Зато все становится на свои места, если предположить существование в космосе так называемых "белых дыр", считают Реттер и Хеллер.

Как предполагают ученые, белые дыры могут формироваться при выбросе из-за горизонта событий вещества черной дыры, находящейся в другом временном измерении. В результате посреди пустоты спонтанно возникает область, которая через краткий миг взрывается, выбросив во Вселенную потоки вещества и излучения. Если черная дыра затягивает в себя любое вещество благодаря колоссальной силе гравитации, то белая, напротив, все из себя выбрасывает.

Так как процесс распада белой дыры во многом сходен с Большим взрывом, который, как предполагается, породил Вселенную, Реттер и Хеллер окрестили это событие Малым взрывом. Если последствия данного явления действительно аналогичны последствиям Большого взрыва, то это прекрасно объясняет, почему на месте GRB 060614 не появилась сверхновая, как ожидалось.

Есть также версия, что черные и белые дыры соединены друг с другом пространственно-временными туннелями. Один конец туннеля, как пылесос, втягивает в себя частицы материи, а другой их "выплевывает". Если мы поймем принцип их взаимодействия, то отсюда недалеко до изобретения способов телепортации и путешествий во времени.

Почему же мы не можем найти никаких реальных "следов" белых дыр? Еще в 1976 году астрофизик Стивен Хокинг пришел к выводу, что в условиях термодинамического равновесия таких объектов с окружающей материей белые дыры невозможно отличить от их антиподов — черных дыр. Чтобы "вычислить" такие объекты, нужно изменить условия.

Коллега Хокинга, Стивен Хсу из университета Орегона, некогда предложивший модель построения машины времени на основе использования принципа отрицательной энергии, в свою очередь, попробовал 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 объектом и в конечном итоге обязательно взрывается. В этом заключается еще одна из причин, отчего белые дыры так трудно "поймать". По мнению Стивена Хсу, большинство их могло просто не "дожить" до наших дней — по крайней мере, в наблюдаемой части Вселенной.