Gaurile albe - gemenii neglijati ai gaurilor negre

Gaurile albe, gemenii neglijati ai gaurilor negre, revin in lumina reflectoarelor experimentale.

Acestea sunt regiuni cosmice teoretice care functioneaza in mod opus gaurilor negre. Asa cum nimic nu poate scapa de o gaura neagra, nimic nu poate intra intr-o gaura alba.

Gaurile albe au fost mult timp considerate a fi o nascocire a relativitatii generale nascute din aceleasi ecuatii ca si gemenii lor, stelele prabusite, gaurile negre.

Mai recent, totusi, unii teoreticieni s-au intrebat daca aceste vortexuri gemene ale spatiu-timpului pot fi doua fete ale aceleiasi monede.

Pentru un echipaj de nava spatiala care urmareste de departe, o gaura alba arata exact ca o gaura neagra. Are masa. S-ar putea sa se invarta. Un inel de praf si gaz s-ar putea aduna in jurul orizontului evenimentului – granita cu bule care separa obiectul de restul universului.

Dar daca ar continua sa priveasca, echipajul ar putea fi martor la un eveniment imposibil pentru o gaura neagra – o expulzie.

„Numai in momentul in care ies la iveala lucrurile poti spune <<ah, aceasta este o gaura alba>>”, a afirmat Carlo Rovelli, fizician teoretician la Centre de Physique Théorique din Franta.

Fizicienii descriu gaurile albe ca fiind „inversarea timpului” gaurilor negre, un videoclip cu o gaura neagra redat invers, la fel cum o minge care sare este inversarea timpului unei mingi care cade.

In timp ce orizontul evenimentului unei gauri negre este o sfera fara intoarcere, orizontul evenimentului unei gauri albe este o granita fara admitere – cel mai exclusivist club din spatiu-timp. Nicio nava spatiala nu va ajunge vreodata la marginea regiunii.

Obiectele din interiorul unei gauri albe pot iesi si interactiona cu lumea exterioara, dar din moment ce nimic nu poate intra, interiorul este rupt de trecutul Universului: niciun eveniment exterior nu va afecta vreodata interiorul.

Gaurile albe, gemenii teoretici ai gaurilor negre

Ecuatiile de camp ale lui Einstein au lovit fizica ca un tsunami in 1915, iar teoreticienii inca cauta epava. Dincolo de a descrie forta gravitationala, ipotezele sale au adus si un mesaj care distruge paradigma despre natura realitatii.

Mai mult decat un fundal rigid, spatiul si timpul se indoaie si se pliaza impreuna cu masa stelelor si planetelor. Aceasta perspectiva a declansat o cursa pentru a calcula cat de mult ar putea lua spatiul din materia care pluteste prin el.

In decurs de un an, fizicianul si astronomul Karl Schwarzschild a gasit prima solutie exacta la ecuatiile lui Einstein, calculand modul in care spatiu-timp se curbeaza in jurul unei singure bile de masa.

In raspunsul sau se afla semintele a ceea ce fizicienii numesc astazi o singularitate – o masa sferica micsorata intr-un punct infinit de dens, infasurand spatiul in jurul ei atat de strans incat regiunea se rupe de restul universului. Ea formeaza un pamant al nimanui al carui orizont rupe legatura dintre cauza si efect.

Gaurile negre, cele mai faimoase singularitati din Univers, sunt regiuni ale spatiului atat de deformate incat nu exista iesiri. Universul exterior poate influenta interiorul orizontului unei gauri negre, dar interiorul nu poate afecta exteriorul.

Cand matematicianul Martin David Kruskal a extins descrierea gaurii negre a lui Schwarzchild in 1960 pentru a acoperi toate domeniile spatiului si timpului, noua sa imagine continea o reflectare a singularitatii gaurii negre, desi nu si-a dat seama de semnificatia acesteia la acea vreme.

Mai tarziu, pe masura ce gaurile negre au intrat in limba populara, a aparut un termen natural pentru gemenii lor teoretici – gaurile albe.

„A fost nevoie de 40 de ani pentru a intelege gaurile negre si abia recent oamenii de stiinta s-au concentrat asupra gaurilor albe”, a spus Rovelli.

De ce gaurile albe ar putea sa nu existe

In timp ce relativitatea generala descrie gaurile albe in teorie, nimeni nu stie cum s-ar putea forma de fapt. O gaura neagra isi inchide spatiul atunci cand o stea se prabuseste intr-un volum mic, dar redarea acestui videoclip inapoi nu are sens fizic.

Un orizont al evenimentului care explodeaza intr-o stea functionala ar arata un pic ca un ou care singur revine la forma initiala dupa ce a fost decojit – o incalcare a legii statistice care cere ca universul sa devina mai dezordonat in timp.

Chiar daca s-ar forma gauri albe mari, probabil ca nu ar exista prea mult timp. Orice materie care iese s-ar ciocni cu materia aflata pe orbita, iar sistemul s-ar prabusi intr-o gaura neagra.

„Gaurile albe cu viata lunga, cred, sunt foarte putin probabile”, a spus Hal Haggard, fizician teoretician la Colegiul Bard din New York.

De ce ar putea exista gauri albe

Pentru o vreme, gaurile albe pareau sa impartaseasca soarta gaurilor de vierme – contorsiuni permise matematic ale spatiu-timpului probabil interzise de realitate.

Dar in ultimii ani, unii fizicieni au adus gaurile albe inapoi, in incercarea de a-si salva fratii mai intunecati de la o moarte nepotrivita.

De cand Stephen Hawking si-a dat seama, in anii 1970, ca gaurile negre emana energie, fizicienii au dezbatut cum ar putea aceste entitati sa se evapore si sa moara.

Daca o gaura neagra se evapora, multi se intreaba, ce se intampla cu inregistrarea interna a tot ceea ce a inghitit? Relativitatea generala nu va lasa informatiile sa iasa, iar mecanica cuantica interzice stergerea acesteia.

„Cum moare o gaura neagra? Nu stim. Cum se naste o gaura alba? Poate ca o gaura alba este moartea unei gauri negre”, a spus Rovelli. „Cele doua intrebari se imbina frumos, dar trebuie sa incalci ecuatiile relativitatii generale in trecerea de la una la alta”.

Rovelli este un fondator al gravitatiei cuantice cu bucle, o incercare incompleta de a trece dincolo de relativitatea generala, descriind spatiul insusi ca fiind construit din particule in stil Lego.

Ghidati de instrumentele din acest cadru, el si altii descriu un scenariu in care o gaura neagra devine atat de mica incat nu mai respecta regulile de bun simt ale stelelor si mingilor de biliard.

La nivel de particule, relativitatea cuantica preia controlul si o gaura neagra s-ar putea transforma intr-o gaura alba.

Gaurile albe de marimea unui microgram, fiind asemanatoare ca masa cu cea a parului uman, nu ar avea nimic din drama gravitationala a stramosilor sai (gaurile negre), potrivit lui Haggard, ci ar ascunde un interior cavernos ce contine informatii despre tot ceea ce a inghitit in viata anterioara.

Prea mici pentru a atrage materia care orbiteaza, gaurile albe ar putea ramane suficient de stabile pentru a scuipa in cele din urma toate informatiile acumulate de precursorii lor.

In aceasta imagine, gaurile albe ar ajunge intr-o zi sa domine Universul, dupa ce stelele s-au stins si gaurile negre s-au ofilit. Atunci orice observator le-ar putea detecta cu usurinta ca particule relativ mari, speculeaza Haggard, dar acele zile sunt de nenumarate trilioane de ori varsta actuala a universului in viitor.

Ultima gaura alba

In mod alternativ, consecintele unei gauri albe pot exista peste tot. Pentru fizicienii gaurilor negre, explozia de materie si energie a Big Bang -ului arata ca un potential comportament al unei gauri albe.

„Geometria este foarte asemanatoare in cele doua cazuri”, a spus Haggard. „Chiar si pana la punctul de a fi uneori identice din punct de vedere matematic”.

Cosmologii numesc aceasta imagine „The Big Bounce”, iar unii cauta caracteristici specifice ale unei gauri albe in cea mai timpurie lumina observabila a Universului.

Rovelli se intreaba, de asemenea, daca exploziile radio violente reprezinta strigatele mini-gaurilor negre teoretice ramase de la Big Bang, in timp ce fac o tranzitie timpurie in gauri albe (desi aceasta explicatie pare din ce in ce mai putin probabila).

Este posibil ca Universul sa nu se contorsioneze in toate formele pe care le permite relativitatea generala, dar Haggard crede ca fizicienii ar trebui sa urmareasca aceasta teorie pana la capat.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

Sursa: space.com, bigthink.com, sciencefocus.com, phys.org.

Foto: Future/Adam Smith, EHT, NASA/JPL-Caltech.

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.