BALTOJI SKYLĖ: ISTORIJA, TEORIJA IR KAIP JI SUSIDARO - FIZINIS - 2024

Balta skylė yra kosmoso kolapsaras - metu, priklausanti tikslias tirpalų, kad bendro reliatyvumo lygtis. Šie išskirtinumai turi tai, kas vadinama įvykių horizontu. Tai reiškia, kad yra užtvara, kurios baltoje skylėje niekas negali prasiskverbti iš išorės. Teoriškai baltoji skylė yra išskirtinumas, praeinantis į praeitį.

Šiuo metu niekas negalėjo pastebėti. Bet įmanoma, kad mes esame skolingi savo egzistavimui iš visų ypatingiausių: prieš 13,8 milijardo metų kilęs Didysis sprogimas gali būti laikomas įvykiu, kurį sukėlė supermama baltoji skylė.

Didelė masė, tokia kaip planeta, gali pinti erdvės laiką. Šaltinis: Mysid

Bendrojo reliatyvumo teorija mano, kad erdvės laikas gali būti deformuotas dėl pagreičio arba esant masiniams objektams. Ta pati teorija numatė juodųjų skylių, kurių atitikmuo būtų baltosios skylės, egzistavimą. Todėl jų buvimas laikomas vienodai įmanomu.

Norint suformuoti erdvės ir laiko išskirtinumą, reikia tam tikro fizinio mechanizmo. Juodųjų skylių priežastis žinoma kaip supermasyvios žvaigždės gravitacinis griūtis.

Tačiau fizinis mechanizmas, kuris galėtų sudaryti į baltą skylę panašų išskirtinumą, dar nežinomas. Nors kandidatų neabejotinai atsirado norint paaiškinti jų galimą mokymą, tai paaiškės netrukus.

Skirtumai tarp juodųjų ir baltųjų skylių

Daugelis žinomų juodųjų skylių yra supergalvos žvaigždės, kuri patyrė vidinį griūtį, liekanos.

Kai tai atsitiks, gravitacinės jėgos padidėja iki tokio lygio, kad niekas, kas priartės, neišvengs savo įtakos, net šviesos.

Štai kodėl juodosios skylės sugeba praryti viską, kas į jas patenka. Priešingai, niekas negalėjo patekti į baltąją skylę, viskas bus atmesta arba atstumta.

Ar toks objektas egzistuoja? Galų gale, juodosios skylės ilgai išliko kaip matematinis Einšteino lauko lygčių sprendimas, kol jos buvo aptiktos dėl gravitacinio ir radiacijos poveikio, kurį jie sukelia savo aplinkoje, ir neseniai buvo fotografuojamos.

Priešingai, baltosios skylės vis dar yra paslėptos nuo kosmologų, jei jos iš tikrųjų egzistuoja.

Jo atradimo istorija

Baltųjų skylių egzistavimo teorija buvo pradėta remiantis Karlo Schwarzschildo (1873–1916), vokiečių fiziko, pirmojo, ieškančio tikslaus Alberto Einsteino reliatyvistinio lauko lygčių, sprendimais.

Norėdami tai padaryti, jis sukūrė sferinės simetrijos modelį, kurio sprendimai turi išskirtinumų, būtent juodosios skylės ir jų baltieji atitikmenys.

Schwarzschildo darbai nebuvo tiksliai populiarūs, galbūt buvo paskelbti Pirmojo pasaulinio karo metais. Prireikė kelerių metų, kai septintajame dešimtmetyje du fizikai savarankiškai ėmėsi šio darbo.

1965 m. Matematikai Igoris Novikovas ir Yuvalis Neemanas išanalizavo Schwarzschildo sprendimus, tačiau naudodamiesi skirtinga koordinačių sistema.

Tuo metu terminas „baltoji skylė“ dar nebuvo sugalvotas. Tiesą sakant, jie buvo žinomi kaip „atsilikę branduoliai“ ir buvo laikomi nestabiliais.

Tačiau būdami juodųjų skylių atitikmeniu, tyrėjai bandė rasti fizinį objektą, kurio prigimtis buvo suderinama su tuo, kuris buvo numatytas baltųjų skylių srityje.

Kvazarai ir baltos skylės

Tyrėjai tikino, kad rado jį kvazaruose - ryškiausiuose Visatos objektuose. Jie skleidžia intensyvų radiacijos srautą, kurį galima aptikti radijo teleskopu, kaip ir baltoji skylė.

Tačiau kvazarų energijai galiausiai buvo pateiktas labiau pagrįstas paaiškinimas, susijęs su juodosiomis skylėmis galaktikų centre. Taigi baltosios skylės vėl buvo abstrakčios matematinės esybės.

Taigi, nors ir žinomos, baltosios skylės sulaukė daug mažiau dėmesio nei juodosios skylės. Taip yra dėl to, kad manoma, kad jie yra nestabilūs, dėl kurių kyla abejonių dėl jų tikrojo egzistavimo, bet ir todėl, kad nėra pagrįstos hipotezės apie galimą jų kilmę.

Priešingai, juodosios skylės atsiranda dėl žvaigždžių gravitacinio griūties - fizinio reiškinio, kuris buvo gerai užfiksuotas.

Galima rasti baltą skylę

Tyrėjai įsitikinę, kad jie pagaliau aptiko baltąją skylę reiškinyje, pavadintame GRB 060614, kuris įvyko 2006 m. Šis reiškinys buvo pasiūlytas kaip pirmasis dokumentais patvirtintas baltosios skylės atsiradimas.

GRB 060614 buvo gama spindulių sprogimas, kurį 2006 m. Birželio 14 d. Aptiko Neilo Gehrelso „Swift“ observatorija, pasižymintis savitomis savybėmis. Tai užginčijo anksčiau vykusį mokslinį sutarimą dėl gama spindulių pliūpsnių ir juodųjų skylių kilmės.

Didysis sprogimas, kuris, kai kurių manymu, buvo supermasyvi baltoji skylė, savo ruožtu galėjo atsirasti dėl supermasyvios juodosios skylės, esančios nežinomos galaktikos, esančios mūsų tėvų visatoje, širdyje.

Vienas iš sunkumų stebint baltąją skylę yra tas, kad visa materija iš jos išskleidžiama vienu impulsu. Taigi baltojoje skylėje trūksta reikiamo tęstinumo, tuo tarpu juodosios skylės yra pakankamai patvarios, kad jas būtų galima pamatyti.

Teorija

Einšteinas teigia, kad masė, laikas ir ilgis labai priklauso nuo pamatinio kadro, kuriame jie matuojami, greičio.

Be to, laikas laikomas dar vienu kintamuoju, kurio reikšmė yra tokia pati kaip erdvinių kintamųjų. Taigi apie erdvės laiką kalbama kaip apie subjektą, kuriame vyksta bet kuris įvykis ir visi įvykiai.

Medžiaga sąveikauja su erdvės laiko audiniu ir jį modifikuoja. Einšteinas aprašo, kaip tai atsitinka su 10 tenzorinių lygčių rinkiniu, vadinamu lauko lygtimis.

Keletas svarbių sąvokų reliatyvumo teorijoje

Jutikliai yra matematiniai dariniai, leidžiantys laiko kintamąjį vertinti tame pačiame lygyje kaip erdvinius kintamuosius. Plačiai žinomi vektoriai, tokie kaip jėga, greitis ir pagreitis, yra šio išplėsto matematinių esybių rinkinio dalis.

Matematinis Einšteino lygčių aspektas taip pat apima tokias sąvokas kaip metrika, kuri yra atstumas tiek erdvėje, tiek laike, skiriantis du be galo mažiausiai artimus įvykius.

Du erdvėlaikio taškai yra kreivės, vadinamos geodeziniu, dalis. Šie taškai yra sujungti erdvės ir laiko atstumu. Toks erdvės laiko vaizdavimas pastebimas šiame paveiksle:

Kūgio formą lemia šviesos greitis c, kuris yra konstanta visuose atskaitos kadruose. Visi renginiai turi vykti kūgiuose. Jei yra įvykių už jų ribų, nėra galimybės žinoti, nes informacija turėtų judėti greičiau nei šviesa, kad būtų suvokta.

Einšteino lauko lygtys leidžia spręsti su dviem išskirtinumais tuščiame regione (tai yra be masės). Vienas iš tų išskirtinumų yra juodoji skylė, o kitas - baltoji skylė. Abiem atvejais yra įvykių horizontas, kuris yra sferinė baigtinio spindulio riba, kuri supa išskirtinumą.

Juodųjų skylių atveju iš šio regiono negali išeiti niekas, net šviesa. O baltose skylėse įvykio horizontas yra kliūtis, iš kurios niekas negali prasiskverbti iš išorės. Juodosios skylės tirpalas vakuume yra šviesos ateities kūge, o baltosios skylės tirpalas - praeityje esančiame šviesos kūgio krašte.

Einšteino lygčių sprendiniams, į kuriuos įeina tikra juodoji skylė, reikalingas materijos buvimas, ir tokiu atveju sprendimas, kuriame yra baltoji skylė, dingsta. Todėl daroma išvada, kad kaip matematinis sprendimas pavienių sprendimų be materijos teorijoje egzistuoja baltosios skylės. Bet tai nėra tas atvejis, kai materija įtraukiama į Einšteino lygtis.

Kaip susidaro baltoji skylė?

2014 m. Teorinis fizikas Carlo Rovelli ir jo komanda Aix-Marselio universitete Prancūzijoje pasiūlė, kad mirties atveju gali atsirasti baltos skylės.

Dar aštuntajame dešimtmetyje vyriausiasis juodųjų skylių ekspertas Stephenas Hawkingas apskaičiavo, kad juodoji skylė praranda masę išmesdama Hawkingo radiaciją.

Rovelli ir jo komandos atlikti skaičiavimai rodo, kad toks juodosios skylės susitraukimas dėl radiacijos nuostolių paskutiniame etape gali sukelti atšokimą, sukuriantį baltąją skylę.

Tačiau Rovelli skaičiavimai taip pat rodo, kad tuo atveju, kai juodoji skylė yra lygi Saulės masei, baltajai skylei sukurti prireiks maždaug keturiasdešimt milijonų kartų, palyginti su dabartiniu Visatos amžiumi.

Baltosios skylės ir tamsiosios medžiagos

Praėjus vienai sekundei po Didžiojo sprogimo, tankio svyravimai sparčiai besiplečiančioje Visatoje sugebėjo sukurti pirmykštes juodąsias skylutes (nereikalaujant žvaigždžių griūties).

Šios pirmykštės juodosios skylės yra daug, daug mažesnės nei žvaigždžių kilmės ir gali išgaruoti, kol numirs, kad pakeistų kelią į baltąją skylę per Visatos gyvenimą.

Mikroskopinės baltos skylės gali būti labai masyvios. Pavyzdžiui, vieno dydžio grūdelio dulkės gali turėti didesnę masę nei Mėnulis.

„Rovelli“ komanda netgi siūlo manyti, kad šios mikroskopinės baltosios skylės gali paaiškinti tamsiąją medžiagą, dar vieną iš svarbiausių kosmologinių paslapčių.

Mikroskopinės baltos skylės neišskiria radiacijos; ir kadangi jie yra mažesni už vieną bangos ilgį, jie pasirodo nematomi. Tai gali būti dar viena priežastis, paaiškinanti, kodėl jie dar nebuvo aptikti.

Nuorodos

1. Battersby, S. 2010. Amžinosios juodosios skylės yra didžiausias kosminis saugumas. Atgauta iš: newscientist.com.
2. Choi, C. 2018. Baltos skylės gali būti paslaptingos paslaptingos tamsiosios medžiagos sudedamoji dalis. Atgauta iš: space.com.
3. Fraser, C. 2015. Kas yra baltosios skylės ?. Atkurta iš: fiz.org.
4. Meistrai, Karen. 2015. kas yra baltoji skylė ?. Atkurta iš smalsu.astro.cornell.edu
5. „Wikiwand“. Baltoji skylė. Atkurta iš: wikiwand.com