Ученые пытаются разгадать тайну белых дыр во Вселенной

Возможно, все белые дыры, образовавшиеся сразу после Большого взрыва, теперь в буквальном смысле мертвы, поэтому мы их не видим

Черные дыры нельзя увидеть, на них указывают разные косвенные данные. Противоположные им по свойствам белые дыры существуют только в теории. Ученые допускают, что они могли погибнуть в процессе развития Вселенной или затеряться среди темной материи, став недоступными для наблюдения. Что известно об этих экзотических объектах?

Белая изнанка черной дыры

В 1960-е годы советский физик-теоретик Игорь Новиков (АКЦ ФИАН), исходя из теории относительности, пришел к выводу, что в космосе должны быть объекты, противоположные по свойствам черным дырам. Он назвал их белыми дырами.

Представьте себе сферу такой чудовищной массы, что с ее поверхности можно оторваться только со скоростью света. Это черная дыра. Ее радиус называют гравитационным. Если все вещество Солнца уплотнить в сферу радиусом три километра, оно превратиться в черную дыру.

Гравитационный радиус называют также горизонтом событий. Если за него, внутрь сферы, попадет какой-то объект, допустим, космический корабль или кусок звездной материи, то назад он уже не вернется. Огромные гравитационные силы затянут его в черную дыру и там разорвут на элементарные частицы.

Из черной дыры атомы попадают в белую дыру и мгновенно вылетают из нее, но уже в другой Вселенной. Причем вылетают из будущего в прошлое. Белая дыра — это обращенная во времени черная дыра.

Белые дыры нестабильны. По мере образования в них материи гравитационные силы растут и в какой-то момент схлопывают объект, превращая его в черную дыру.

Возможно, все белые дыры, образовавшиеся сразу после Большого взрыва, теперь в буквальном смысле мертвы, поэтому мы их не видим.

Ученые пытаются разгадать тайну белых дыр во Вселенной

Из черной дыры в нашей вселенной можно попасть в белую дыру в другой вселенной. Белая дыра, которую мы можем наблюдать у нас, — это окно из какой-то третьей вселенной.

Прыщ на теле Вселенной

В современной космологии белая дыра выполняет важную функцию — без нее невозможно рождение вселенных. В конце 1980-х американский физик Алан Гут, один из авторов теории инфляции, смоделировал процесс рождения нового мира внутри старой вселенной.

Допустим, в космосе возникает сингулярность (участок с очень большой плотностью материи и кривизной пространства). Ее взрыв и быстрое расширение (инфляция), начинаются с белой дыры, сильнейшим образом сминающей пространство-время.

Белая дыра растет, словно прыщ на теле, и со временем отделяется от материнской вселенной, оставляя шрам в виде черной дыры. В новорожденном мире соответственно возникает «пупок». «Родильные» шрамы в обеих вселенных быстро зарастут благодаря излучению Хокинга.

Пока новый мир не обособился, можно наблюдать его рождение и образование внутри звезд и галактик. Не исключено, что и наша Вселенная произошла таким образом внутри какого-то другого мироздания.

Где искать белые дыры

На роль белых дыр примерялись квазары — ярчайшие космические объекты в космосе и активные ядра галактик. В 2011 году израильские ученые Алон Реттер и Шломо Хеллер предположили, что белые дыры совершенно спонтанно рождаются в космосе и, выбросив разом всю материю, погибают. Их нельзя рассматривать как космические тела, скорее, это «окна» во Вселенной, живущие всего несколько минут. Предсказать время и место рождения белых дыр невозможно.

Больше всего на роль таких спонтанных «окон», по мнению Реттера и Хеллера, подходят гамма-всплески, представляющие собой сильнейшие взрывы с излучением высокоэнергетичных частиц, которое длится две секунды и больше. Их следы наблюдают в разных областях Вселенной за многие миллиарды световых лет от нас. Случись гамма-всплеск рядом, жизнь на Земле была бы быстро уничтожена.

В июне 2006 года орбитальная обсерватория зафиксировала в созвездии Индеец на расстоянии двух миллиардов световых лет необычный гамма-всплеск — ему присвоили номер GRB 060614. Он отличался большой длительностью — 102 секунды, а суперновой, способной его вызвать, рядом не обнаружилось. Реттер и Хеллер высказали гипотезу, что GRB 060614 — это белая дыра.

В недрах темной материи

По версии физиков-теоретиков Карло Ровелли из Франции и Франческа Видотто из Испании, большая часть темной материи может состоять из белых дыр.

Они пересмотрели гипотезу астрофизика Джейн Макджиббон тридцатилетней давности о том, что темная материя осталась от испарившихся черных дыр, и пришли к выводу, что это и есть белые дыры.

Речь идет о первичных черных дырах, образовавшихся сразу после Большого взрыва. За 13,7 миллиарда лет существования Вселенной материя из них понемножку вытекла в виде излучения Хокинга. Достигнув планковских размеров (порядка 10-35 метра), они превратились в белые дыры.

В отличие от белых дыр нормального размера, микроскопические могут быть стабильными, поскольку на микромасштабах квантовые процессы преобладают над гравитационными.

Темная материя занимает примерно четверть Вселенной и концентрируется внутри галактик. Она никак себя не проявляет, не излучает и взаимодействует с обычной материей только гравитационно.