Οι λευκές τρύπες ανοίγουν τη δυνατότητα ταξιδιού στο χρόνο

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Η πιθανότητα ύπαρξης λευκών τρυπών προτάθηκε για πρώτη φορά από τον θεωρητικό αστροφυσικό Igor Novikov το 1964.

Μια λευκή τρύπα είναι μια υποθετική περιοχή στον χωροχρόνο που προβλέπεται ως μέρος της λύσης των εξισώσεων πεδίου του Αϊνστάιν.

Ας ξεκινήσουμε όμως με τις μαύρες τρύπες γιατί είναι πιο εύκολο να εξηγηθούν. Οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν το κέντρο ενός μεγάλου ετοιμοθάνατου αστεριού χτυπά τον εαυτό του. Ολόκληρη η μάζα συμπιέζεται σε έναν απείρως μικρό όγκο. Η βαρυτική τους έλξη γίνεται τόσο μεγάλη που ούτε το φως δεν μπορεί να τη διαφύγει.

Οι λευκές τρύπες είναι ακριβώς το αντίθετο από τις μαύρες τρύπες: αν και τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, τίποτα δεν μπορεί να εισέλθει στον ορίζοντα γεγονότων μιας λευκής τρύπας. Με απλά λόγια, η λευκή τρύπα φτύνει τα πάντα και δεν μπαίνει τίποτα.

Η έννοια της λευκής τρύπας είναι εξαιρετικά περίπλοκη. Έτσι, προσπαθήσαμε να το εξηγήσουμε σε μικρές ενότητες. Μέχρι το τέλος αυτού του άρθρου, θα έχετε μάθει πολλά περισσότερα για αυτό το ενδιαφέρον φαινόμενο.

Υπάρχουν λευκές τρύπες;

Η λευκή τρύπα είναι απλώς μια θεωρητική μαθηματική έννοια και δεν έχει παρατηρηθεί στο σύμπαν. Οι περισσότερες συζητήσεις για τις λευκές τρύπες περιστρέφονται γύρω από τις λέξεις υποθετικό, ανέφικτο και εξωπραγματικό.

Αποτελούν μια πιθανή λύση στους νόμους της γενικής σχετικότητας, που υπονοούν ότι εάν υπάρχουν αιώνιες μαύρες τρύπες, τότε πρέπει να υπάρχουν και λευκές τρύπες στο σύμπαν.

Αναμένεται να έχουν ιδιότητες όπως μάζα, φορτίο, γωνιακή ορμή, αλλά οτιδήποτε πλησιάζει μια λευκή τρύπα (ακόμα και με την ταχύτητα του φωτός) δεν θα την φτάσει ποτέ. Θεωρητικά, δεν υπάρχει αρκετή ενέργεια στο σύμπαν μας για να σας τραβήξει προς τα μέσα.

Παραβιάζουν τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής

Ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους οι λευκές τρύπες θεωρούνται εξωπραγματικές είναι ότι μειώνουν την εντροπία, κάτι που είναι αντίθετο με το νόμο της θερμοδυναμικής.

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι η συνολική εντροπία του σύμπαντος αυξάνεται συνεχώς, άρα η μεταβολή της εντροπίας είναι πάντα θετική. Αυτός είναι ο λόγος που οι λευκές τρύπες δεν ταιριάζουν στο σημερινό μας μοντέλο του σύμπαντος.

Στοιχεία για λευκές τρύπες

Ενώ τα στοιχεία και οι πληροφορίες σχετικά με τις λευκές τρύπες παραμένουν αβέβαιες, μια έκρηξη ακτίνων γάμμα, με το όνομα GRB 060614, που ανακαλύφθηκε από το Παρατηρητήριο Swift του Neil Gerel το 2006, θεωρείται το πρώτο καταγεγραμμένο γεγονός για μια λευκή τρύπα.

Σε αντίθεση με τα τυπικά GRB, τα οποία διαρκούν μόνο λίγα δευτερόλεπτα, η υβριδική έκρηξη GRB 060614 διήρκεσε για αξιοσημείωτα 102 δευτερόλεπτα, αλλά δεν συνδέθηκε με σουπερνόβα. Αυτό έθεσε υπό αμφισβήτηση την προηγούμενη επιστημονική συναίνεση σχετικά με τις μαύρες τρύπες και άλλους τύπους ουράνιων σωμάτων που μπορούν να εκπέμπουν εκρήξεις ακτίνων γάμμα.

Οι λευκές τρύπες μπορούν να συνθέσουν τη σκοτεινή ύλη

Το 2018, οι επιστήμονες πρότειναν ότι οι λευκές τρύπες με μικροσκοπική διάμετρο θα μπορούσαν να αποτελούν τη σκοτεινή ύλη. Τέτοιες μικροσκοπικές λευκές τρύπες δεν θα εκπέμπουν καμία ακτινοβολία, και επειδή είναι μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός, θα είναι αόρατες.

Η σκοτεινή ύλη αποτελεί περίπου το 27% του σύμπαντος μας και η τοπική πυκνότητά της είναι περίπου 1% της μάζας του Ήλιου ανά κυβικό παρσεκ. Για να εξηγηθεί αυτή η πυκνότητα με τις λευκές τρύπες, η ομάδα υπολόγισε ότι απαιτείται μια μικροσκοπική λευκή τρύπα (περίπου το ένα εκατομμυριοστό του γραμμαρίου και πολύ μικρότερη από ένα πρωτόνιο) ανά 10.000 κυβικά χιλιόμετρα.

Οι λευκές τρύπες μπορεί ακόμη και να προηγούνται της Μεγάλης Έκρηξης

Μια άλλη ενδιαφέρουσα θεωρία που προτάθηκε από τους ερευνητές είναι ότι οι λευκές τρύπες θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη Μεγάλη Έκρηξη, καθώς αυτή είναι μια άλλη περίπτωση όπου μια τεράστια ποσότητα ύλης και ενέργειας εμφανίστηκε αυθόρμητα.

Στην πραγματικότητα, υποστηρίχθηκε ότι η Μεγάλη Έκρηξη ήταν το αποτέλεσμα μιας έκρηξης λευκής τρύπας, η οποία υποτίθεται ότι εκτόξευσε όλη την ύλη και τις πληροφορίες που απορροφήθηκαν από τη μαύρη τρύπα.

Προφανώς, δεν ξέρουμε αν η θεωρία είναι σωστή ή όχι, αλλά και πάλι, είναι αστείο να πιστεύουμε ότι η ζωή προέκυψε από μια λευκή τρύπα.

Λευκή τρύπα και μαύρη τρύπα συνδέονται μέσω μιας σκουληκότρυπας

Ένας από τους κύριους λόγους για τη μελέτη της ύπαρξης των λευκών τρυπών είναι ότι μπορούν να λύσουν ένα μυστήριο: τι συμβαίνει στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας. Τι συμβαίνει με όλες τις πληροφορίες που απορροφώνται;

Αρκετές θεωρίες προτείνουν ότι υπάρχει μια λευκή τρύπα στο άλλο άκρο της μαύρης τρύπας. Όλη η ύλη και οι πληροφορίες που απορροφώνται από τη μαύρη τρύπα ρίχνονται από τη λευκή τρύπα σε ένα άλλο σύμπαν.

Η «είσοδος» μιας μαύρης τρύπας και η «έξοδος» μιας λευκής τρύπας μπορεί να συνδέονται με δύο εντελώς διαφορετικά σύμπαντα. Και αυτό που καθιστά δυνατή αυτή τη σύνδεση ονομάζεται σκουληκότρυπα: μπορεί να θεωρηθεί ως μια σήραγγα με δύο άκρα, το καθένα σε διαφορετική θέση στο χωροχρόνο.

Η θεωρία της γενικής σχετικότητας έχει πραγματικές εξισώσεις που αποτελούνται από σκουληκότρυπες, ωστόσο, δεν έχουν ακόμη παρατηρηθεί στο σύμπαν. Μια σκουληκότρυπα μπορεί να συνδέσει μικρές αποστάσεις (λίγα μέτρα), εξαιρετικά μεγάλες αποστάσεις (εκατομμύρια έτη φωτός) ή διαφορετικά σύμπαντα.

Το 1935, οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια σκουληκότρυπα τύπου 1, που ονομάζεται σκουληκότρυπα Schwarzschild, χρησιμοποιώντας τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Ολόκληρη η μέτρηση Schwarzschild αποτελείται από μια λευκή τρύπα, μια μαύρη τρύπα και δύο ξεχωριστούς κόσμους που συνδέονται στους ορίζοντες γεγονότων τους μέσω μιας σκουληκότρυπας.

Η λύση του Schwarzschild έχει δύο πραγματικές εξισώσεις - θετική και αρνητική τετραγωνική ρίζα. Ο τελευταίος εξηγεί ότι η μαύρη τρύπα κινείται προς τα πίσω στο χρόνο, που είναι επίσης μια λευκή τρύπα.

Οι λευκές τρύπες ανοίγουν δυνατότητες για ταξίδι στο χρόνο

Κάτω από ορισμένες συνθήκες, μια σκουληκότρυπα μπορεί να συνδέσει δύο σημεία στο χρόνο αντί για δύο σημεία στο διάστημα. Έτσι, ένα αντικείμενο που καταπίνεται από μια μαύρη τρύπα μπορεί να περάσει μέσα από τη σκουληκότρυπα και να εκραγεί ως λευκή τρύπα σε μια άλλη περιοχή του χρόνου [ή του χώρου].

Ωστόσο, η ιδέα έχει πολλά μειονεκτήματα. Για παράδειγμα, ένα αντικείμενο που πέφτει σε μια μαύρη τρύπα δεν θα μπορέσει να αντέξει την τεράστια βαρυτική του έλξη. Και δεδομένου ότι η σκουληκότρυπα είναι απίστευτα ασταθής, θα καταρρεύσει αμέσως στον εαυτό της.

Ωστόσο, ορισμένοι φυσικοί έχουν δείξει ότι μια σκουληκότρυπα (αν υπάρχει) μπορεί να επιτρέψει ταξίδια τόσο στο χώρο όσο και στο χρόνο. Ο καθηγητής Kip Thorne του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, ο οποίος είναι επίσης βραβευμένος με Νόμπελ, πρότεινε ότι αυτά τα τρία φαινόμενα (μαύρες τρύπες, σκουληκότρυπες και λευκές τρύπες) θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους ανθρώπους να ταξιδεύουν εμπρός και πίσω στο χρόνο (χιλιάδες χρόνια).

Ειλικρινά, υπάρχουν εκατοντάδες θεωρίες σχετικά με τις λευκές τρύπες, αλλά οι επιστήμονες δεν έχουν βρει πειστικά στοιχεία που να υποστηρίζουν την ύπαρξή τους. Ίσως υπάρχει ακόμη και μια θέση για αυτούς στο απέραντο μυστηριώδες σύμπαν μας.