Белые дыры: невероятные антиподы черных дыр
Черные дыры – одни из самых загадочных объектов Вселенной. Эти необычные области считаются коллапсирующими ядрами мертвых звезд и широко известны за свою способность удерживать любую материю за счет мощнейшего гравитационного притяжения. Насколько астрономам известно на сегодняшний день, черные дыры так плотны и массивны, что ничто не может покинуть их горизонт событий. Однако они – вовсе не единственная разновидность космических «дыр».
Безмассовая сингулярность
Допустим, что вы пытаетесь создать математическую модель, описывающую пространство-время вокруг черной дыры. В какой-то момент вы берете и просто... вычитаете всю массу, всю реально существующую материю, из расчетов. То, что в итоге останется в уравнении, известно теоретикам как «белая дыра», или безмассовая сингулярность.
Как следует из названия и как многие уже наверняка догадались, белая дыра – это антипод черной. Впервые ее концепция появилась в 1970-х, и астрофизики не устают играть с ней по сей день.
Если горизонт событий черной дыры препятствует тому, чтобы даже свет достиг скорости отрыва, у белой эта область является абсолютным, непроницаемым щитом. От черной дыры невозможно убежать, а в белую невозможно проникнуть. Черная дыра поглощает вещество, белая – извергает его. Если представить себе существование такого объекта в реальном мире, то это будет невероятно яркий объект, излучающий энергию в космос с чудовищной силой.
До сих пор астрономы еще ни разу не наблюдали белую дыру. Некоторые физики считают, что в реальном мире такие объекты не могут существовать по определению, поскольку тому есть ряд причин.
Первая и самая основная – механизм формирования. У нас уже есть правдоподобные модели возникновения черных дыр, пускай это и просто гипотезы. Однако для возникновения белой дыры необходима буквальная перемотка времени, а это граничит с научной фантастикой. По факту, объект должен начаться с сингулярности и двигаться в обратном направлении, пока не соберется обратно в звезду. Это потребовало бы уменьшения энтропии, что грубо нарушает второй закон термодинамики.
С сингулярностью все тоже не так просто. Единственный способ установить наличие сингулярности – это определить ее физические координаты во Вселенной. Иными словами, конкретный участок космоса должен изначально сформироваться с готовым шаблоном в виде сингулярности. Астрофизик Карен Мастерс поясняет, что до сих пор у ученых не было повода считать, что подобное «шаблонное» формирование Вселенной вообще имело место быть.
Когда миф становится явью
Но давайте на секунду представим себе, что белая дыра все же возникла в реальном мире. Согласно математическим уравнениям, внутри нее в пространстве-времени не может быть материи, в том числе и черной дыры. То есть, не важен даже размер этой материи: как только она каким-то образом попадает в указанную область пространства, сам факт существования в этой области белой дыры становится невозможным. А материи в космосе много. Иными словами, если белая дыра и рождается во Вселенной, то существует весьма непродолжительное время. И если предположить, что такие дыры были в мире изначально, с момента его зарождения – то они были бы уничтожены за миллиарды лет до того, как в глубинах первичного океана Земли появился хотя бы намек на жизнь.
Так что сегодня белые дыры существуют лишь на бумаге. Впрочем, стоит отметить, что и черные дыры до недавнего времени также были лишь красивой теорией. Фактически, ученые даже нашли во Вселенной явление, которое можно объяснить существованием белых дыр. Имя ему – гамма-всплеск. Это одно из самых ярких и высокоэнергетических событий в космосе, во время которого за 10 секунд излучается больше энергии, чем наше Солнце способно породить за 10 миллиардов лет!
Гамма-всплески сопровождаются остаточным свечением, указывающим на то, что это результат взрыва звезды. В 2017 году астрономам даже повезло наблюдать такой всплеск, вызванный столкновением двух нейтронных звезд. Это опровергло ряд гипотез – несколькими годами ранее ученые предполагали, что источником гамма-всплесков служат пресловутые белые дыры. Однако в процессе обсуждения родилась довольно смелая, но более реалистичная идея: что, если Большой взрыв был на самом деле просто сверхмассивной белой дырой?
Существует и еще одна интересная гипотеза, согласно которой белая дыра – это конечная стадия развития дыры черной. Вероятно, мы не наблюдаем их лишь потому, что наша Вселенная довольно молода, и еще ни одна черная дыра не успела «состариться» в достаточной степени. Но, как бы то ни было, энтузиазм астрономов не утихает, и они продолжают искать среди бескрайних просторов космоса следы, указывающие на присутствие этих феноменальных явлений.