Biała dziura ma być odwrotnością czarnej dziury. Czy taki obiekt w ogóle może istnieć?

W tym artykule:

1. Jak powstaje czarna dziura?
2. Biała dziura – czym jest?
3. Czy kwazary to białe dziury?
4. Czy biała dziura to wielki wybuch?
5. Czy coś się może wydostać z czarnej dziury?

Biała dziura to zadziwiający obiekt kosmiczny. Jeśli istnieje – czego wciąż nie udało się dowieść – stanowi odwrotność czarnej dziury. Co to oznacza? Zacznijmy od przypomnienia sobie podstawowych informacji o czarnych dziurach.

Jak powstaje czarna dziura?

Czarna dziura powstaje, kiedy umiera masywna gwiazda. Jej metalowe jądro zapada się pod własnym ciężarem, tworząc bardzo gęsty twór. To tzw. osobliwość. Obszar czasoprzestrzeni zajmowany przez czarną dziurę jest tak silnie zakrzywiony, że nic, łącznie ze światłem, nie jest w stanie się z niego wyrwać.

Astrofizyk Subrahmanyan Chandrasekhar wykazał, że zależnie od swej masy gwiazdy mogą zakończyć życie w odmienny sposób. Te lżejsze zamieniają się w białe karły. Jeśli jednak masa gwiazdy przekroczy pewną granicę, jej grawitacja staje się tak silna, że zapada się ona pod własnym ciężarem. Efektem jest wybuch supernowej, po którym powstaje gwiazda neutronowa albo czarna dziura.

Umierający biały karzeł może zmienić się w bombę jądrową – twierdzą naukowcy

Białe karły to słabe, blaknące jądra martwych gwiazd wielkości Ziemi. Są pozostałością po  gwiazdach średniej wielkości, które wyczerpały swoje paliwo i zrzuciły zewnętrzne warstwy...

Wartość granicy Chandrasekhara to 1,44 masy Słońca. Za to m.in. odkrycie uczony otrzymał Nagrodę Nobla w 1983 r. Fizycy zakładają, że czarne dziury powstałe z gwiazd mogą łączyć się ze sobą. Tak powstają supermasywne czarne dziury.

Biała dziura – czym jest?

W teorii mógłby istnieć obiekt o odwrotnych właściwościach. Biała dziura miałaby być obszarem, gdzie energia i materia wypływają z osobliwości. Jednak do dziś nie znaleziono dowodów na istnienie czegoś takiego. Część uczonych uważa, że gdyby białe dziury istniały, nie byłyby stabilne – przekształcałyby się w czarne dziury.

Co ciekawe, teoretycznie czarne i białe dziury mogłyby być ze sobą połączone. To, co pierwsza pochłania, druga miałaby „wydalać”. Takie połączenie nosi nazwę mostu Einsteina-Rosena. Jego istnienie zaproponowali Albert Einstein i Nathan Rosen w 1924 r. Późniejsze obliczenia wykazały jednak, że mosty Einsteina-Rosena są niestabilne.

A szkoda, bo mogłyby być one tzw. tunelami czasoprzestrzennymi, łączącymi odległe obszary Wszechświata. Takie tunele, zwane też wormholes, są znane z książek i filmów science fiction. Umożliwiają w nich bardzo szybkie podróże międzygwiezdne. Na razie naukowcy stworzyli miniaturowy tunel czasoprzestrzenny w komputerze kwantowym.

Czy kwazary to białe dziury?

Kwazary to najjaśniejsze obiekty we Wszechświecie. Obserwowane z Ziemi wyglądają jak bardzo jasne gwiazdy. Stąd angielska nazwa quasar – skrót od quasi-stellar object, czyli obiekt gwiazdopodobny. Kwazary są położne w najdalszych zakątkach kosmosu. Emitują bardzo silne promieniowanie. Często wystrzeliwują też w kosmos tzw. dżety, czyli strumienie materii.

Dlatego kiedyś uważano kwazary za kandydatów na białe dziury. W rzeczywistości światło kwazara pochodzi z wiru rozgrzanej materii, która jest wsysana do wnętrza gigantycznej czarnej dziury. Także dżety powstają w wyniku interakcji tej materii z potężnym polem grawitacyjnym tego obiektu.

Czy biała dziura to wielki wybuch?

Niektórzy fizycy uważają, że gdy masywna gwiazda zapada się pod własnym ciężarem, powstaje nieskończenie mały i gęsty punkt. Wówczas następuje wielki wybuch i rozwija się nowy wszechświat. Jeśli ta hipoteza jest prawdziwa, wielki wybuch można uznać za białą dziurę.

Dotyczy to także Wielkiego Wybuchu, który dał początek naszemu Wszechświatowi. To wydarzenie nastąpiło około 13,7 mld lat temu. Od „chwili zero” przestrzeń zaczęła pęcznieć, niosąc ze sobą materię. Z niej powstał cały znany nam kosmos – i my sami.

Czy coś się może wydostać z czarnej dziury?

Co się dzieje z materią i energią, pochłoniętą przez czarną dziurę? Jej pole grawitacyjne jest tak potężne, że jeśli coś znajdzie się za tzw. horyzontem zdarzeń czarnej dziury, to nie ma szans na ucieczkę. Nawet wtedy, jeśli porusza się z prędkością światła. Dlatego nawet światło zostaje uwięzione przez czarną dziurę.

W pobliżu największego znanego kwazara odkryto dwa niezidentyfikowane obiekty. Czym mogą być?

Badanie promieniowania wysyłanego przez największy znany kwazar we Wszechświecie ujawniło, że obok niego znajdują się dwa potężne źródła promieniowania radiowego. Naukowcy nigdy wcześn...

A mimo to te kosmiczne potwory świecą. Przynajmniej tak wydaje się fizykom. Zwolennikiem tej koncepcji był m.in. nieżyjący już prof. Stephen Hawking. Wskutek zjawisk kwantowych czarne dziury „parują”, emitując promieniowanie. Być może kiedyś uda się je zaobserwować astronomom. Parujące czarne dziury kurczą się coraz szybciej i w końcu znikają.

Tak więc materia i energia, które zostały wessane przez czarną dziurę, potem ją opuszczają, ale w zupełnie innej formie. Fizycy mawiają, że „czarna dziura nie ma włosów”. Czyli że gdzieś wewnątrz tej „gwiazdy śmierci” przepadają informacje dotyczące np. budowy statku kosmicznego, który zostałby do niej wciągnięty.