Hvite hulls historie, teori og hvordan den dannes

3429
Basil Manning

De hvitt hull det er en unikhet av rom - tid, som hører til de eksakte løsningene til ligningene til generell relativitet. Disse singularitetene har det som kalles a begivenhetshorisont. Dette betyr tilstedeværelsen av en barriere som ingenting kan trenge inn i et hvitt hull utenfra. Teoretisk sett er et hvitt hull en egenart som går til fortiden.

For øyeblikket har ingen vært i stand til å observere noen. Men det er mulig at vi skylder vår eksistens til det mest spesielle av alt: Big Bang for 13,8 milliarder år siden kan betraktes som en hendelse forårsaket av et supermassivt hvitt hull..

En stor masse som en planet kan fordreie romtid. Kilde: Mysid [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Teorien om generell relativitetsteori anser at romtid kan deformeres av effekten av akselerasjon eller av tilstedeværelsen av massive gjenstander. Det er den samme teorien som forutsa eksistensen av sorte hull, hvorav hvite hull ville være motstykket. Derfor anses det som like mulig eksistensen av disse.

Nå, for å danne rom-tid-singularitet, kreves det noen fysisk mekanisme. Når det gjelder sorte hull, er det kjent at årsaken er gravitasjonskollapsen til en supermassiv stjerne..

Men den fysiske mekanismen som kan danne en singularitet med et hvitt hull, er ikke kjent på dette tidspunktet. Selv om kandidater absolutt har dukket opp for å forklare deres mulige opplæring, som det vil sees snart.

Artikkelindeks

  • 1 Forskjeller mellom sorte hull og hvite hull
  • 2 Historien om oppdagelsen
    • 2.1 Kvasarer og hvite hull
    • 2.2 Mulig funn av et hvitt hull
  • 3 Teori
    • 3.1 Noen viktige begreper i relativitetsteorien
  • 4 Hvordan dannes et hvitt hull?
    • 4.1 Hvite hull og mørk materie
  • 5 Referanser

Forskjeller mellom sorte hull og hvite hull

Mange av de kjente sorte hullene er rest av en superkjempestjerne som har fått en intern kollaps..

Når det skjer, øker gravitasjonskreftene i en slik grad at ingenting som nærmer seg kan unnslippe deres innflytelse, ikke engang lys..

Det er derfor sorte hull er i stand til å svelge alt som faller inn i dem. Tvert imot, ingenting kunne komme inn i et hvitt hull, alt ville bli avvist eller frastøtt fra det..

Er det mulig å eksistere et slikt objekt? Tross alt forble sorte hull i lang tid som en matematisk løsning på Einsteins feltligninger, til de ble oppdaget takket være gravitasjons- og strålingseffektene de forårsaker i miljøet, og nylig fotografert..

Derimot er hvite hull fremdeles skjult for kosmologer, hvis de virkelig eksisterer..

Historien om oppdagelsen

Teorien om eksistensen av hvite hull startet fra arbeidet til Karl Schwarzschild (1873-1916), en tysk fysiker og den første som fant en nøyaktig løsning på Albert Einsteins relativistiske feltligninger.

For dette utviklet han en modell med sfærisk symmetri hvis løsninger har singulariteter, som er nettopp sorte hull og deres hvite kolleger..

Schwarzschilds arbeid var ikke akkurat populært, kanskje etter å ha blitt publisert under første verdenskrig. Det tok noen år for to fysikere å ta det opp uavhengig på 1960-tallet..

I 1965 analyserte matematikerne Igor Novikov og Yuval Ne'eman Schwarzschild-løsningene, men brukte et annet koordinatsystem.

På den tiden hadde begrepet hvitt hull ennå ikke blitt laget. Faktisk var de kjent som "slepende kjerner", og ble ansett som ustabile.

Som motstykke til sorte hull prøvde forskerne imidlertid å finne en fysisk gjenstand hvis natur var forenlig med det som ble spådd for hvite hull..

Kvasarer og hvite hull

Forskerne trodde de fant det i kvasarer, de lyseste objektene i universet. Disse avgir en intens strøm av stråling som kan påvises av radioteleskoper, akkurat som et hvitt hull burde..

Imidlertid ble kvasarens energi til slutt gitt en mer gjennomførbar forklaring, relatert til sorte hull i sentrum av galakser. Og så ble de hvite hullene igjen som abstrakte matematiske enheter.

Så selv om de er kjent, har hvite hull fått mye mindre oppmerksomhet enn sorte hull. Dette skyldes ikke bare det faktum at de antas å være ustabile, noe som tviler på deres virkelige eksistens, men også fordi det ikke er noen rimelig hypotese om deres mulige opprinnelse..

I motsetning til dette oppstår svarte hull fra tyngdekraften fra stjernene, et fysisk fenomen som er godt dokumentert..

Mulig funn av et hvitt hull

Forskere er overbevist om at de endelig har oppdaget et hvitt hull i et fenomen kalt GRB 060614, som skjedde i 2006. Dette fenomenet er blitt foreslått som det første dokumenterte utseendet til et hvitt hull.

GRB 060614 var en gammastrålesprengning oppdaget av Neil Gehrels 'Swift Observatory 14. juni 2006, med særegne egenskaper. Trosset en tidligere avholdt vitenskapelig enighet om opprinnelsen til gammastråleutbrudd og sorte hull.

Big Bang, som noen mener var et supermassivt hvitt hull, kan i sin tur ha vært resultatet av et supermassivt svart hull i hjertet av en ukjent galakse i vårt foreldreunivers..

En av vanskelighetene med å observere et hvitt hull er at all materie blir utvist fra den i en enkelt puls. Så det hvite hullet mangler den nødvendige kontinuiteten for å bli observert, mens svarte hull har nok utholdenhet til å bli sett..

Teori

Einstein postulerer at masse, tid og lengde er avhengig av hastigheten til referanserammen der de blir målt..

I tillegg blir tid betraktet som en variabel til, med samme betydning som de romlige variablene. Dermed blir romtid snakket om som en enhet der enhver hendelse og alle hendelser finner sted.

Materie samhandler med stoffet i romtid og modifiserer det. Einstein beskriver hvordan dette skjer med et sett på 10 tensorligninger, kjent som feltligningene..

Noen viktige begreper i relativitetsteorien

De strammere De er matematiske enheter som gjør at den tidsmessige variabelen kan vurderes på samme nivå som de romlige variablene. De velkjente vektorene som kraft, hastighet og akselerasjon er en del av dette utvidede settet med matematiske enheter.

Det matematiske aspektet av Einsteins ligninger involverer også begreper som beregninger, som er avstanden i både rom og tid som skiller to uendelig tette hendelser.

To punkter i romtiden er en del av en kurve som kalles geodesic. Disse punktene er samlet en avstand mellom rom og tid. En slik fremstilling av romtid observeres i følgende figur:

Formen på kjeglen bestemmes av lysets hastighet c, som er en konstant i alle referansesystemer. Alle arrangementer må finne sted innenfor kjeglene. Hvis det er hendelser utenfor dem, er det ingen måte å vite, fordi informasjonen skal reise raskere enn lys for å bli oppfattet.

Einsteins feltligninger innrømmer en løsning med to singulariteter i en tom region (det vil si uten masse). En av disse egenskapene er et svart hull og det andre er et hvitt hull. For begge er det en begivenhetshorisont, som er en sfærisk grense for endelig radius som omgir singulariteten.  

Når det gjelder sorte hull, kan ingenting, ikke engang lys, komme seg ut av denne regionen. Og i hvite hull er begivenhetshorisonten en barriere som ingenting kan trenge gjennom utenfra. Svartehullsløsningen i vakuum er i fremtidens lyskegle, mens løsningen med hvitt hull er i den tidligere regionen av lyskeglen.

Løsningene til Einsteins ligninger som inkluderer et ekte svart hull krever nærvær av materie, og i dette tilfellet forsvinner løsningen som inneholder det hvite hullet. Derfor konkluderes det at det som en matematisk løsning, i teorien om enslige løsninger uten materie, eksisterer hvite hull. Men dette er ikke tilfelle når materie er inkludert i Einsteins ligninger..

Hvordan dannes et hvitt hull?

I 2014 foreslo teoretisk fysiker Carlo Rovelli og hans team ved Universitetet i Aix-Marseille i Frankrike at hvite hull kan oppstå fra et svart hulls død..

Allerede på 1970-tallet beregnet den ledende eksperten på sorte hull, Stephen Hawking, at et svart hull mister masse gjennom utslipp av Hawking-stråling..

Beregningene til Rovelli og hans team indikerer at en slik sammentrekning på grunn av tap av stråling av et svart hull, i sin siste fase kan gi en sprett som har et hvitt hull.

Men Rovellis beregninger indikerer også at i tilfelle av et svart hull med en masse som er lik Solens, vil det ta omtrent en milliard ganger den nåværende alderen i universet å danne et hvitt hull..

Hvite hull og mørk materie

Ett sekund etter Big Bang var svingninger i tetthet i et raskt voksende univers i stand til å produsere urmilde sorte hull (ikke behov for stjernekollaps).

Disse opprinnelige sorte hullene er mye mindre enn de med fantastisk opprinnelse og kan fordampe til de dør for å vike for et hvitt hull i en tid som inngår i universets liv..

Mikroskopiske hvite hull kan være veldig massive. For eksempel kan en på størrelse med et støvkorn ha større masse enn Månen..

Rovellis team antyder til og med at disse mikroskopiske hvite hullene kan forklare mørk materie, et annet av de viktigste kosmologiske mysteriene..

Mikroskopiske hvite hull vil ikke avgi stråling; og siden de er mindre enn en bølgelengde, viser de seg å være usynlige. Dette kan være en annen grunn som vil forklare hvorfor de ennå ikke har blitt oppdaget.

Referanser

  1. Battersby, S. 2010. Evige sorte hull er den ultimate kosmiske safe. Gjenopprettet fra: newscientist.com.
  2. Choi, C. 2018. Hvite hull kan være den hemmelige ingrediensen i mystisk mørk materie. Gjenopprettet fra: space.com.
  3. Fraser, C. 2015. Hva er hvite hull?. Gjenopprettet fra: phys.org.
  4. Masters, Karen. 2015. Hva er et hvitt hull?. Gjenopprettet fra nysgjerrig.astro.cornell.edu
  5. Wikiwand. Hvitt hull. Gjenopprettet fra: wikiwand.com

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.