БЕЛА РУПА: ИСТОРИЈА, ТЕОРИЈА И КАКО СЕ ФОРМИРА - ФИЗИЧКИ - 2025

Бели рупа је сингуларитет у простор - време, припадају тачно решења једначина опште релативности. Ове јединствености имају оно што се назива хоризонт догађаја. То значи да постоји баријера која у белу рупу не може пробити споља. Теоретски, бела рупа је јединственост која иде у прошлост.

У овом тренутку нико није успео да је примети. Али могуће је да своје постојање дугујемо ономе посебном од свих: Велики прасак од пре 13,8 милијарди година може се сматрати догађајем изазваним супермасивном белом рупом.

Велика маса попут планете може да искриви простор-време. Извор: Мисид

Теорија опште релативности сматра да се простор-време може деформисати дејством убрзања или присуством масивних објеката. Иста је теорија која је предвиђала постојање црних рупа, од којих би им биле одговарајуће беле рупе. Стога се њихово постојање сматра подједнако могућим.

Сада, да би се формирала сингуларност простор-време, потребан је неки физички механизам. У случају црних рупа, узрок је познат као гравитациони колапс супермасивне звезде.

Али физички механизам који би могао да формира посебност у белој рупи још увек није познат. Иако су се кандидати сигурно појавили да објасне своје могуће обуке, као што ће се видети ускоро.

Разлике између црних и бијелих рупа

Многе од познатих црних рупа остатак су надмоћне звезде која је доживела унутрашњи колапс.

Када се то догоди, гравитационе силе се повећавају до те мере да ништа што се приближи неће моћи да избегне њен утицај, чак ни светлост.

Зато су црне рупе способне да прогутају све што падне у њих. Напротив, ништа не би могло ући у белу рупу, све би се одбацило или одбацило из ње.

Да ли је могуће постојање таквог објекта? Напокон, црне рупе су дуго времена биле математичко решење Еинстеинових једнаџби поља, све док нису откривене захваљујући гравитационим и радијацијским ефектима које они изазивају у својој околини, а недавно су фотографиране.

Супротно томе, беле рупе су још увек скривене од космолога, ако оне заиста постоје.

Историја његовог открића

Теорија о постојању белих рупа полази од радова Карла Сцхварзсцхилда (1873-1916), немачког физичара и који је први пронашао тачно решење релативистичких једнаџби поља Алберта Еинстеина.

Да би то учинио, развио је модел са сферном симетријом чија решења имају јединствености, а то су управо црне рупе и њихови бели панданти.

Сцхварзсцхилдово дело није баш популарно, можда је објављено током Првог светског рата. Требало је неколико година да су га два физичара самостално заузела током 1960-их.

Математичари Игор Новиков и Иувал Не'еман су 1965. анализирали Сцхварзсцхилдова решења, али користећи другачији координатни систем.

У то време израз бела рупа још није био скован. У ствари, били су познати као „заостала језгра“ и сматрани су нестабилним.

Међутим, будући да су црне рупе, истраживачи су покушали да пронађу физички објект чија је природа компатибилна с оним предвиђеним за беле рупе.

Квази и беле рупе

Истраживачи су веровали да су га пронашли у квазарима, најсјајнијим објектима у Универзуму. Они емитују интензиван проток зрачења који детектирају радио-телескопи, баш као што би требало да ствара и бела рупа.

Међутим, енергији квазара на крају је дато изводљивије објашњење, везано за црне рупе у центру галаксија. И тако су беле рупе поново постале апстрактне математичке целине.

Иако су познате, беле рупе су добиле много мање пажње од црних рупа. То се дешава не само због чињенице да се верује да су нестабилне, што доводи у сумњу у њихово стварно постојање, већ и због тога што не постоји разумна хипотеза о њиховом могућем пореклу.

Супротно томе, црне рупе настају гравитационим колапсом звезда, физичким феноменом који је добро документован.

Могући проналазак беле рупе

Истраживачи су уверени да су коначно открили белу рупу у феномену званом ГРБ 060614, који се догодио 2006. Овај феномен је предложен као први документовани изглед беле рупе.

ГРБ 060614 био је рафал гама зрака који је открила брза опсерваторија Неила Гехрелса 14. јуна 2006, са особитим својствима. Оспорио је раније одржани научни консензус о пореклу гама рафала и црних рупа.

Велики прасак, за који неки верују да је супермасивна бела рупа, можда је заузврат био резултат супермасивне црне рупе у срцу непознате галаксије која се налази у нашем матичном универзуму.

Једна од потешкоћа у посматрању беле рупе је та што се сва материја избацује из ње једним импулсом. Дакле, белој рупи недостаје потребан континуитет који треба применити, док црне рупе имају довољно упорности да се виде.

Теорија

Ајнштајн постулира да маса, време и дужина уско зависе од брзине референтног оквира у коме се мере.

Поред тога, време се сматра још једном променљивом, с истим значајем као и просторне променљиве. Тако се о простору-времену говори као о ентитету у којем се догађају било који догађаји и сви догађаји.

Материја у интеракцији с ткивом простора-времена и модификује га. Ајнштајн описује како се то дешава са сетом 10 тензорских једначина, познатим као пољске једначине.

Неки важни појмови у теорији релативности

Тензори су математички ентитети који омогућавају да се временска променљива разматра на истом нивоу као и просторне променљиве. Познати вектори као што су сила, брзина и убрзање део су овог проширеног скупа математичких ентитета.

Математички аспект Аинстеинове једнаџбе такође укључује концепте попут метрике, која је удаљеност и у простору и у времену која раздваја два бесконачно блиска догађаја.

Две тачке у просторном времену део су кривуље која се назива геодетска. Ове тачке обједињују простор-временску удаљеност. Такав приказ просторног времена примећен је на следећој слици:

Облик конуса одређује се брзином светлости ц, која је константа у свим референтним оквирима. Сви догађаји морају се одвијати унутар конуса. Ако постоје догађаји изван њих, не постоји начин да се сазна, јер информације би требало да путују брже од светлости да би се уочиле.

Еинстеинове пољске једначине признају рјешење са двије сингуларности у празном подручју (то јест, без масе). Једна од тих јединствености је црна рупа, а друга је бела рупа. За оба постоји хоризонт догађаја који представља сферну границу коначног радијуса која окружује сингуларност.

У случају црних рупа, ништа, чак ни светлост, не може изаћи из овог краја. А у белим рупама хоризонт догађаја је препрека кроз коју ништа не може продрети споља. Раствор црне рупе у вакууму налази се у светлосном конусу будућности, док је раствор беле рупе у прошлом региону светлосног конуса.

Решења Аинстеинове једнаџбе која укључују праву црну рупу захтевају присуство материје, а у овом случају нестаје решење које садржи белу рупу. Стога се закључује да као математичко решење у теорији сингуларних решења без материје постоје беле рупе. Али то није случај када је материја укључена у Еинстеинове једнаџбе.

Како се формира бела рупа?

Теоретски физичар Царло Ровелли и његов тим са Универзитета у Аик-Марсеиллеу у Француској су 2014. године предложили да беле смрти могу настати услед смрти црне рупе.

Већ у 1970-има, водећи стручњак за црне рупе, Степхен Хавкинг, израчунао је да црна рупа губи масу емисијом Хавкинг зрачења.

Прорачуни Ровелија и његовог тима показују да би такво смањивање губитка радијације из црне рупе у својој завршној фази могло произвести одскок који ствара белу рупу.

Али Ровеллијева израчунавања такође показују да би у случају црне рупе са масом једнаком маси Сунца, било потребно око четири милијарде пута више од тренутне старости Универзума да би се формирала бела рупа.

Беле рупе и тамна материја

Једне секунде након Великог праска, флуктуације густине у свемиром који се брзо проширио успели су да произведу исконске црне рупе (без потребе за колапсом звезда).

Те првобитне црне рупе су многе, много мање од оних звјезданих поријекла и могу испаравати док не умру да уђу у бијелу рупу у времену укљученом у живот Универзума.

Микроскопске беле рупе могу бити веома масивне. На пример, једна величина зрна прашине може имати већу масу од Месеца.

Ровеллијев тим чак сугерише да ове микроскопске беле рупе могу објаснити тамну материју, још једну од најважнијих космолошких мистерија.

Микроскопске беле рупе не би емитовале зрачење; а пошто су мање од једне таласне дужине, испадају да су невидљиве. То би могао бити још један разлог који би објаснио зашто их још увек нису открили.

Референце

1. Баттерсби, С. 2010. Вечне црне рупе су врхунски космички сеф. Опоравило од: невсциентист.цом.
2. Цхои, Ц. 2018. Беле рупе могу бити тајни састојак у мистериозној тамној материји. Опоравак од: спаце.цом.
3. Фрасер, Ц. 2015. Шта су беле рупе ?. Опоравак од: пхис.орг.
4. Мастерс, Карен. 2015. Шта је бела рупа ?. Опоравак од знатижељних.астро.цорнелл.еду
5. Викиванд. Бела рупа. Опоравак од: викиванд.цом