Valkoiset aukot avaavat mahdollisuuden aikamatkustukseen

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Teoreettinen astrofyysikko Igor Novikov ehdotti ensimmäisen kerran valkoisten aukkojen olemassaoloa vuonna 1964.

Valkoinen aukko on hypoteettinen alue aika-avaruudessa, joka ennustetaan osana Einsteinin kenttäyhtälöiden ratkaisua.

Mutta aloitetaan mustista aukoista, koska ne on helpompi selittää. Mustat aukot syntyvät, kun suuren kuolevan tähden keskusta osuu itseensä. Koko massa puristetaan äärettömän pieneen tilavuuteen. Heidän vetovoimansa tulee niin suureksi, että edes valo ei pääse pakoon sitä.

Valkoiset aukot ovat täsmälleen mustien aukkojen vastakohta: vaikka mikään ei pääse pakoon mustan aukon tapahtumahorisontista, mikään ei pääse sisään valkoisen aukon tapahtumahorisonttiin. Yksinkertaisesti sanottuna valkoinen reikä sylkee kaiken ulos eikä mitään pääse sisään.

Valkoisen aukon käsite on erittäin monimutkainen. Siksi olemme yrittäneet selittää sen pienissä osissa. Tämän artikkelin loppuun mennessä olet oppinut paljon enemmän tästä kiehtovasta ilmiöstä.

Onko valkoisia aukkoja olemassa?

Valkoinen aukko on vain teoreettinen matemaattinen käsite, eikä sitä ole havaittu universumissa. Useimmat keskustelut valkoisista aukoista pyörivät sanojen hypoteettinen, epäkäytännöllinen ja epätodellinen ympärillä.

Ne ovat mahdollinen ratkaisu yleisen suhteellisuusteorian laeille, jotka viittaavat siihen, että jos ikuisia mustia aukkoja on olemassa, niin myös valkoisia aukkoja täytyy olla universumissa.

Niillä odotetaan olevan ominaisuuksia, kuten massa, varaus, kulmamomentti, mutta kaikki, mikä lähestyy valkoista aukkoa (edes valon nopeudella), ei koskaan saavuta sitä. Teoriassa universumissamme ei ole tarpeeksi energiaa vetääkseen sinut sisäänpäin.

Ne rikkovat termodynamiikan toista pääsääntöä

Yksi tärkeimmistä syistä, miksi valkoisia aukkoja pidetään epätodellisina, on se, että ne vähentävät entropiaa, mikä on termodynamiikan lain vastaista.

Termodynamiikan toinen pääsääntö sanoo, että maailmankaikkeuden kokonaisentropia kasvaa jatkuvasti, joten entropian muutos on aina positiivinen. Tästä syystä valkoiset aukot eivät sovi nykyiseen universumimalliimme.

Todisteita valkoisista aukoista

Vaikka valkoisia aukkoja koskevat todisteet ja tiedot ovat edelleen epävarmoja, Neil Gerelin Swift-observatorion vuonna 2006 löytämää gammapurkausta nimeltä GRB 060614 pidetään ensimmäisenä tallennettuna valkoisen aukon tapahtumana.

Toisin kuin tyypilliset GRB:t, jotka kestävät vain muutaman sekunnin, GRB 060614 -hybridipurske kesti huomattavan 102 sekuntia, mutta se ei liittynyt supernovaan. Tämä kyseenalaisti aiemman tieteellisen konsensuksen mustista aukoista ja muun tyyppisistä taivaankappaleista, jotka voivat lähettää gammapurkausta.

Valkoiset aukot voivat muodostaa pimeää ainetta

Vuonna 2018 tutkijat ehdottivat, että mikroskooppisen halkaisijan omaavat valkoiset aukot voisivat muodostaa pimeää ainetta. Tällaiset pienet valkoiset aukot eivät lähetä säteilyä, ja koska ne ovat lyhyempiä kuin valon aallonpituus, ne ovat näkymättömiä.

Pimeän aineen osuus on noin 27 % maailmankaikkeudesta, ja sen paikallinen tiheys on noin 1 % Auringon massasta kuutiometriä kohden. Tämän valkoisten aukkojen tiheyden huomioon ottamiseksi tiimi arvioi, että yksi mikroskooppinen valkoinen aukko (noin gramman miljoonasosa ja paljon pienempi kuin protoni) tarvitaan 10 000 kuutiokilometriä kohden.

Valkoiset aukot voivat jopa edeltää alkuräjähdystä

Toinen tutkijoiden esittämä kiehtova teoria on se, että valkoiset aukot voisivat selittää alkuräjähdyksen, koska tämä on toinen tapaus, jossa valtava määrä ainetta ja energiaa ilmestyi spontaanisti.

Itse asiassa väitettiin, että alkuräjähdys oli seurausta valkoisen aukon räjähdyksestä, jonka oletettiin sylkevän ulos kaiken aineen ja tiedon, jonka musta aukko absorboi.

Emme tietenkään tiedä pitääkö teoria paikkansa vai ei, mutta jälleen kerran, on hauska ajatella, että elämä syntyi valkoisesta aukosta.

Valkoinen aukko ja musta aukko yhdistetty madonreiän kautta

Yksi tärkeimmistä syistä tutkia valkoisten aukkojen olemassaoloa on se, että ne voivat ratkaista mysteerin: mitä mustan aukon keskustassa tapahtuu. Mitä tapahtuu kaikelle sisään imetylle tiedolle?

Useat teoriat viittaavat siihen, että mustan aukon toisessa päässä on valkoinen aukko. Kaikki mustan aukon absorboima aine ja informaatio heitetään valkoisen aukon toimesta toiseen universumiin.

Mustan aukon "sisääntulo" ja valkoisen aukon "ulostulo" voivat liittyä kahteen täysin erilaiseen universumiin. Ja sitä, mikä tekee tämän yhteyden mahdolliseksi, kutsutaan madonreikiksi: sitä voidaan pitää tunnelina, jossa on kaksi päätä, joista kukin on eri paikassa aika-avaruudessa.

Yleisessä suhteellisuusteoriassa on todellisia yhtälöitä, jotka koostuvat madonrei'istä, mutta niitä ei ole vielä havaittu universumissa. Madonreikä voi yhdistää lyhyitä etäisyyksiä (muutama metriä), erittäin pitkiä etäisyyksiä (miljoonia valovuosia) tai erilaisia universumeja.

Vuonna 1935 tiedemiehet löysivät tyypin 1 madonreiän, nimeltään Schwarzschild-madonreikä, käyttämällä Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa. Koko Schwarzschildin metriikka koostuu valkoisesta aukosta, mustasta aukosta ja kahdesta erillisestä maailmasta, jotka liittyvät tapahtumahorisonttiinsa madonreiän kautta.

Schwarzschildin ratkaisussa on kaksi todellista yhtälöä - positiivinen ja negatiivinen neliöjuuri. Jälkimmäinen selittää, että musta aukko liikkuu ajassa taaksepäin, mikä on myös valkoinen aukko.

Valkoiset aukot avaavat mahdollisuuksia aikamatkalle

Tietyissä olosuhteissa madonreikä voi yhdistää kaksi aikapistettä kahden avaruuspisteen sijaan. Siten mustan aukon nielemä esine voi kulkea madonreiän läpi ja purkaa valkoisena aukona toisella ajan [tai avaruuden] alueella.

Konseptilla on kuitenkin lukuisia haittoja. Esimerkiksi mustaan aukkoon putoava esine ei kestä sen valtavaa vetovoimaa. Ja koska madonreikä on uskomattoman epävakaa, se romahtaa välittömästi päälleen.

Jotkut fyysikot ovat kuitenkin osoittaneet, että madonreikä (jos sellainen on) voi sallia matkustamisen sekä avaruudessa että ajassa. Professori Kip Thorne Kalifornian teknologiainstituutista, joka on myös Nobel-palkittu, ehdotti, että nämä kolme ilmiötä (mustat aukot, madonreiät ja valkoiset aukot) voisivat antaa ihmisille mahdollisuuden matkustaa edestakaisin ajassa (tuhansia vuosia).

Rehellisesti sanottuna valkoisista aukoista on satoja teorioita, mutta tutkijat eivät ole löytäneet vakuuttavia todisteita niiden olemassaolosta. Ehkä heille on jopa paikka valtavassa salaperäisessä universumissamme.