Τι είναι οι λευκές τρύπες, οι μαύρες τρύπες, τα κακά δίδυμα;

Πιθανότατα έχετε ακούσει για τις μαύρες τρύπες. Πιστεύεται ότι υπάρχει ένας στην καρδιά κάθε γαλαξία, και έχουμε φανταστεί ακόμη και έναν –πιθανώς ακόμη και αυτόν που βρίσκεται στο κέντρο του δικού μας γαλαξία– ωστόσο εξακολουθούν να είναι μυστηριώδη αντικείμενα. Αλλά έχετε ακούσει ποτέ για τις λευκές τρύπες, τα κακά δίδυμα των μαύρων τρυπών;

Τι είναι μια λευκή τρύπα;

Μια λευκή τρύπα είναι ένα υποθετικό χαρακτηριστικό του σύμπαντος, που θεωρείται το θεωρητικό αντίθετο μιας μαύρης τρύπας.

Οι μαύρες τρύπες είναι αντικείμενα που δημιουργούν ένα πεδίο βαρύτητας τόσο ισχυρό που τίποτα στη γειτονιά τους - συμπεριλαμβανομένου του φωτός - δεν μπορεί να διαφύγει. Ακριβώς στην άκρη αυτού του γκρεμού είναι ο ορίζοντας γεγονότων, το κατώφλι όπου για να ξεφύγετε από την έλξη της μαύρης τρύπας, θα χρειαστεί να κινηθείτε πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός. Σύμφωνα με τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, τίποτα στο διάστημα μπορεί να κινηθεί πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός.

Καταβροχθίζουν υλικό που συμπιέζεται σε μια απείρως πυκνή μπάλα που ονομάζεται ιδιομορφία. Οι μαύρες τρύπες μπορεί να έχουν τη μάζα ενός εκατομμυρίου Ήλιων συμπιεσμένη στο μέγεθος ενός μόνο Ήλιου. Αν κοιτούσες ένα, όμως, θα ήταν αόρατο, γιατί δεν αφήνει το φως να διαφύγει. Αντίθετα, γνωρίζουμε ότι βρίσκονται εκεί από τον τρόπο με τον οποίο ογκώδη αντικείμενα (δηλ. με τεράστια βαρύτητα) παραμορφώνουν τον χωροχρόνο γύρω τους. Αυτή είναι η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.

Οι λευκές τρύπες πιστεύεται ότι υπάρχουν με βάση τις ίδιες έννοιες της γενικής σχετικότητας με τις μαύρες τρύπες. Αναμένεται να έχουν βαρύτητα, επομένως προσελκύουν αντικείμενα – αλλά οτιδήποτε βρίσκεται σε τροχιά σύγκρουσης με μια λευκή τρύπα δεν θα την έφτανε ποτέ.

Αυτό συμβαίνει επειδή οι λευκές τρύπες δεν αφήνουν τίποτα να εισέλθει, συμπεριλαμβανομένου του φωτός και της ύλης, λειτουργικά αντίθετα από τις μαύρες τρύπες. Αντίθετα, εκπέμπουν συνεχώς ύλη και ενέργεια, εμποδίζοντας οτιδήποτε να εισέλθει ξανά στον ορίζοντα γεγονότων τους. Αν τις κοιτούσατε, θα έμοιαζαν ακριβώς με μαύρες τρύπες (αν μπορούσατε να τις δείτε) αλλά αντίστροφα, με το φως και την ύλη να εκτοξεύονται προς το σύμπαν.

ΤΙ ΘΑ ΓΙΝΕΙ ΑΝ ΠΛΗΣΙΑΖΑΤΕ ΜΙΑ ΛΕΥΚΗ ΤΡΥΠΑ;

Θεωρητικά, αν πλησιάζατε σε μια λευκή τρύπα σε ένα διαστημόπλοιο, θα κατακλυζόσασταν από μια κολοσσιαία ποσότητα ενέργειας, η οποία πιθανότατα θα κατέστρεφε το σκάφος σας. Ακόμα κι αν το διαστημόπλοιό σας μπορούσε να αντέξει τις ακτίνες γάμμα, το ίδιο το φως θα αρχίσει να σας επιβραδύνει όπως η αντίσταση του αέρα που επιβραδύνει ένα κινούμενο όχημα στη Γη.

Και ακόμα κι αν το διαστημόπλοιο είναι κατασκευασμένο για να μην επηρεάζεται από την εκπομπή ενέργειας, ο χωροχρόνος θα παραμορφωνόταν περίεργα γύρω από μια λευκή τρύπα. πλησιάζοντας μια λευκή τρύπα θα ήταν σαν να ανηφόριζες. Η απαιτούμενη επιτάχυνση θα γινόταν όλο και μεγαλύτερη ενώ εσείς κινείστε όλο και λιγότερο. Δεν υπάρχει αρκετή ενέργεια στο σύμπαν για να σε πλησιάσει πόσο μάλλον μέσα.

Φυσικά, αυτό είναι αρκετά αντιφατικό. Πώς θα μπορούσε η ενέργεια σε μια λευκή τρύπα να προέρχεται φαινομενικά από το πουθενά εκτός από τον ίδιο τον χωροχρόνο; Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο η ύπαρξή τους είναι πολύ απίθανη. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες θεωρίες στις οποίες είναι πιθανές οι λευκές τρύπες, αλλά ίσως όχι όπως περιγράφεται στη γενική σχετικότητα.

Πώς σχηματίζονται οι λευκές τρύπες;

Υπάρχουν μερικές υποθέσεις για το πώς μπορεί να σχηματιστούν οι λευκές τρύπες. Ένα που εντοπίζεται στον κοσμολόγο Igor Novikov το 1964 είναι ότι οι λευκές τρύπες είναι το θεωρητικό κακό δίδυμο των μαύρων τρυπών. Ο Novikov βασίστηκε στο έργο του φυσικού Karl Schwarzchild, ο οποίος έθεσε τις μαύρες τρύπες συν αυτό που σήμερα ονομάζουμε σκουληκότρυπες, από τις οποίες τα αντικείμενα μπορούσαν θεωρητικά να περάσουν για να πηδήξουν αμέσως τεράστιες αποστάσεις, μεταξύ οριζόντων γεγονότων και μιας θεωρητικής αντίθετης εκδοχής της μοναδικότητας.

Ωστόσο, οι φυσικοί έχουν δείξει μαθηματικά ότι οι λευκές τρύπες θα μπορούσαν να υπάρχουν, απλώς όχι ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν στην πραγματική ζωή, επειδή δεν μπορούσαν να καταλάβουν πώς θα μπορούσαν να σχηματιστούν εάν ήταν το αντίθετο μιας μαύρης τρύπας. Οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν ένα αστέρι πεθαίνει και καταρρέει. Το αντίθετο ή το αντίστροφο θα ήταν μια μαύρη τρύπα που εκρήγνυται σε ένα αστέρι, το οποίο παραβιάζει τους κανόνες της εντροπίας.

Μια άλλη υπόθεση προτείνει στο τέλος της ζωής τους, οι μαύρες τρύπες γίνονται λευκές τρύπες, αν και πολύ σύντομα. Το 2014, ο θεωρητικός φυσικός Carlo Rovelli ανέπτυξε ένα μοντέλο που προτείνει ότι στο τέλος της ζωής τους, οι μαύρες τρύπες μετατρέπονται σε λευκές τρύπες, ρίχνοντας εκρηκτικά όλο το υλικό που έχουν καταπιεί ποτέ στο διάστημα.

Ο μετασχηματισμός από μαύρη τρύπα σε λευκή τρύπα θα συμβεί αμέσως μετά τον αρχικό σχηματισμό της μαύρης τρύπας. Το μοντέλο τους βασίζεται σε μια θεωρία που ονομάζεται «κβαντική βαρύτητα βρόχου» - όπου η βαρύτητα και ο χωροχρόνος κβαντίζονται, πλεγμένοι από μικροσκοπικούς μεμονωμένους βρόχους που δεν μπορούν να υποδιαιρεθούν περαιτέρω. Καθώς ένα ετοιμοθάνατο αστέρι καταρρέει υπό τη δική του βαρύτητα, το αστέρι θα συνεχίσει να συρρικνώνεται - αλλά τελικά, θα φτάσει σε ένα στάδιο όπου δεν μπορεί να μικρύνει, επειδή οι βρόχοι δεν μπορούν πλέον να συμπιεστούν.

Σε αυτό το σημείο, οι βρόχοι ασκούν μια πίεση προς τα έξω που ονομάζεται «κβαντική αναπήδηση», η οποία μετατρέπει τη μαύρη τρύπα σε λευκή τρύπα. Σύμφωνα με τις πρόχειρες εκτιμήσεις του Rovelli, χρειάζονται μόλις μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου για να μετατραπεί μια μαύρη τρύπα σε λευκή τρύπα. Ωστόσο, παρόλο που ο μετασχηματισμός είναι σχεδόν στιγμιαίος, οι μαύρες τρύπες μπορούν ακόμα να μας φαίνονται σαν να διαρκούν δισεκατομμύρια ή τρισεκατομμύρια χρόνια, επειδή η βαρύτητα τους τεντώνει τα κύματα φωτός και διαστέλλει τον χρόνο.

Υπάρχουν λευκές τρύπες;

Προς το παρόν, οι λευκές τρύπες εξακολουθούν να θεωρούνται μια θεωρητική έννοια, αν και μπορεί να οφείλεται στην τρέχουσα κατανόησή μας για τη φυσική.

Οι λευκές τρύπες πιστεύεται ότι είναι πολύ ασταθείς. Υπάρχει μικρή πιθανότητα ένα κοσμικό γεγονός που εκτοξεύει τόσο πολύ ύλη και ενέργεια να μπορεί να διατηρηθεί αρκετά ώστε να συλληφθεί από ένα τηλεσκόπιο. Κάποιοι έχουν θεωρήσει ότι όταν διώχνει όλη αυτή την ύλη, εάν συγκρουστεί με οποιαδήποτε άλλη ύλη στην τροχιά της λευκής τρύπας, το όλο πράγμα θα κατέρρεε από μόνο του και θα γινόταν μια μαύρη τρύπα, δημιουργώντας έναν ατελείωτο βρόχο από μαύρη, μετά λευκή και μετά μαύρες τρύπες. . Ο ίδιος ο Stephen Hawking επεσήμανε ότι μπορεί να συμπεριφέρονται τόσο παρόμοια που δεν θα μπορούσαμε να τους ξεχωρίσουμε ούτως ή άλλως.

Πολλά φαινόμενα έχουν προβληθεί ως πιθανές λευκές τρύπες. Συνήθως επιλέγονται επειδή είναι μυστηριώδη αντικείμενα που δεν έχουμε καταφέρει να εξηγήσουμε ακόμη λεπτομερώς. Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα, τα γρήγορα περιστρεφόμενα πάλσαρ και οι μαύρες τρύπες που φτάνουν στο τέλος της ζωής τους έχουν εξεταστεί. Ακόμη και η Μεγάλη Έκρηξη έχει περιγραφεί ως λευκή τρύπα.

Αλλά μέχρι στιγμής, καμία λευκή τρύπα δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ άμεσα, και ακόμη και η θεωρητική ύπαρξή τους υψώνει κάποιες κόκκινες σημαίες. Φαίνεται ότι οι λευκές τρύπες πρόκειται να χρησιμοποιηθούν ως σύμβολο κράτησης θέσης μέχρι να εμφανιστούν περισσότερες παρατηρήσεις ή μια καλύτερη θεωρία.

Αν και αξίζει να σημειωθεί ότι ο Αϊνστάιν δημοσίευσε τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, προβλέποντας τις μαύρες τρύπες, το 1915 και χρειάστηκε μέχρι το 1971 για να αναγνωριστεί η πρώτη.