Чорні діри не можна побачити, на них вказують різні непрямі дані. Протилежні їм за властивостями білі діри існують лише в теорії. Вчені припускають, що вони могли загинути в процесі розвитку Всесвіту або загубитися серед темної матерії, ставши недоступними для спостереження. Що відомо про ці екзотичні об’єкти?
Біла зворотний бік чорної діри
У 1960-ті роки радянський фізик-теоретик Ігор Новіков (АКЦ ФІАН), виходячи з теорії відносності, прийшов до висновку, що в космосі повинні бути об’єкти, протилежні за властивостями чорним дірам. Він назвав їх білими дірами.
Уявіть собі сферу такої жахливої маси, що з її поверхні можна відірватися тільки зі швидкістю світла. Це чорна діра. Її радіус називають гравітаційним. Якщо всю речовину Сонця ущільнити у сферу радіусом три кілометри, воно перетворитися на чорну діру.
Гравітаційний радіус називають також горизонтом подій. Якщо за нього, всередину сфери, потрапить якийсь об’єкт, припустимо, космічний корабель або шматок зоряної матерії, то назад він вже не повернеться. Величезні гравітаційні сили затягнуть його в чорну діру і там розірвуть на елементарні частинки.
З чорної діри атоми потрапляють в білу діру і миттєво вилітають із неї, але вже в іншій Всесвіту. Причому вилітають з майбутнього в минуле. Біла діра — це звернена в часі чорна діра.
Білі діри нестабільні. По мірі утворення в них матерії гравітаційні сили ростуть і в якийсь момент “складають” об’єкт, перетворюючи його в чорну діру.
Можливо, всі білі діри, що утворилися, відразу після Великого вибуху, тепер в буквальному сенсі мертві, тому ми їх не бачимо.
З чорної діри у всесвіті можна потрапити в білу діру в інший всесвіт. Біла діра, яку ми можемо спостерігати у нас, — це вікно з якогось третього всесвіту.
Прищ на тілі Всесвіту
У сучасній космології біла діра виконує важливу функцію — без неї неможливо народження всесвітів. В кінці 1980-х американський фізик Алан Гут, один з авторів теорії інфляції, змоделював процес народження нового світу всередині старого всесвіту.
Припустимо, в космосі виникає сингулярність (ділянка з дуже великою щільністю матерії і кривизною простору). Її вибух і швидке розширення (інфляція), починаються з білої діри, яка надзвичайним чином стискує простір-час.
Біла діра росте, немов прищ на тілі, і з часом відокремлюється від материнського всесвіту, залишаючи шрам у вигляді чорної діри. У новонародженому світі відповідно виникає “пупок”. “Пологові” шрами в обох всесвітах швидко заростуть завдяки випромінюванню Хокінга.
Поки новий світ не відокремився, можна спостерігати його народження і утворення всередині зірок і галактик. Не виключено, що і наш Всесвіт виник таким чином всередині якогось іншого всесвіту.
Де шукати білі діри
На роль білих дір примірялися квазари — найяскравіші космічні об’єкти в космосі і активні ядра галактик. У 2011 році ізраїльські вчені Алон Реттер і Шломо Хеллер припустили, що білі діри абсолютно спонтанно народжуються в космосі і, викинувши разом всю матерію, гинуть. Їх не можна розглядати як космічні тіла, скоріше, це “вікна” у Всесвіті, що живуть всього кілька хвилин. Передбачити час і місце народження білих дір неможливо.
Найбільше на роль таких спонтанних “вікон”, на думку Реттера і Хеллера, підходять гамма-сплески, що являти собою сильні вибухи з випромінюванням високоенергетичних частинок, яке триває дві секунди і більше. Їх сліди спостерігають у різних областях Всесвіту за багато мільярдів світлових років від нас. Якби гамма-сплеск виникли поруч, життя на Землі було б швидко знищено.
У червні 2006 року орбітальна обсерваторія зафіксувала в сузір’ї Індіанець на відстані двох мільярдів світлових років незвичайний гамма-сплеск — йому присвоїли номер GRB 060614. Він відзначався великою тривалістю — 102 секунди, а нової, здатної його викликати, поруч не виявилося. Реттер і Хеллер висловили гіпотезу, що GRB 060614 — це біла діра.
Рентгенівський знімок гамма-сплеску GRB 060614 зроблений орбітальним телескопом Swift в червні 2006 року.
У надрах темної матерії
За версією фізиків-теоретиків Карло Ровеллі з Франції і Франческа Відотто з Іспанії, більша частина темної матерії може складатися з білих дір.
Вони переглянули гіпотезу астрофізика Джейн Макджиббон тридцятирічної давності про те, що темна матерія залишилася від випаруваних чорних дір, і прийшли до висновку, що це і є білі діри.
Мова йде про первинні чорні діри, що утворилися відразу після Великого вибуху. За 13,7 мільярда років існування Всесвіту матерія з них потроху витекла у вигляді випромінювання Хокінга. Досягнувши планківських розмірів (близько 10-35 метра), вони перетворилися на білі діри.
На відміну від білих дір нормального розміру, мікроскопічні можуть бути стабільними, оскільки на мікромаштабах квантові процеси переважають над гравітаційними.
Темна матерія займає приблизно чверть Всесвіту і концентрується усередині галактик. Вона ніяк себе не проявляє, не випромінює і взаємодіє зі звичайною матерією лише гравітаційно.