Biała dziura

Wizja artystyczna białej dziury

Schemat struktury maksymalnie wydłużonej czasoprzestrzeni czarnej dziury. Kierunek poziomy to przestrzeń, a kierunek pionowy to czas.

Biała dziura – hipotetyczne przeciwieństwo czarnej dziury. Według teorii biała dziura miałaby być obszarem, gdzie energia i materia wypływają z osobliwości. Dotychczasowe badania nie potwierdziły istnienia białych dziur. Niektórzy badacze uważają, że powstanie Wszechświata, czyli Wielki Wybuch, mógł być w istocie przykładem takiego zjawiska. Przypuszcza się, że nawet gdyby te obiekty istniały, to nie byłyby stabilne – przekształcałyby się w czarne dziury.

Białe dziury pojawiły się po raz pierwszy jako jedno z rozwiązań równań pola Einsteina. Matematycznie biała dziura jest odpowiednikiem czarnej dziury, z tym że role horyzontu zdarzeń oraz osobliwości są w nich odwrócone.

Po odkryciu kwazarów rozważano, czy za gwałtownym emitowaniem energii pochodzącym z tych obiektów może kryć się działanie białych dziur. Pomimo wielu rozważań teoretycznych większość astronomów podchodziła sceptycznie do tej hipotezy. Podstawową wadą wszelkich dotychczas proponowanych modeli białych dziur jest to, że w obszarze dookoła dziury powinno powstawać bardzo silne pole grawitacyjne.

Zgodnie z teorią, biała dziura wydala to, co pochłonięte zostało przez czarną dziurę. W przypadku zbliżenia się do siebie czarnej oraz białej dziury może powstać między nimi tunel. W 1921 roku ich istnienie zaproponowali Albert Einstein oraz Nathan Rosen (most Einsteina-Rosena – termin utworzony od nazwisk uczonych), którzy prowadzili obliczenia matematyczne opisujące ten hipotetyczny obiekt. W latach następnych most określano jako tunel czasoprzestrzenny, w języku angielskim znany pod nazwą wormhole, czyli „dziura robaka”. Nową nazwę zaproponował amerykański fizyk John Archibald Wheeler, który wraz z innymi fizykami udowodnił, że mosty Einsteina-Rosena są niestabilne.

Jako pierwszy zagadnienie to opracował Fred Hoyle w 1957 roku.

Z matematycznego punktu widzenia możliwe jest, w metryce Schwarzschilda, przekształcenie czarnej dziury w białą, z uwzględnieniem efektów kwantowych. Takie przejście nosi nazwę modelu odbicia (z ang. black to white bounce). Proces ten jest ograniczony do zwartego obszaru wokół horyzontu zdarzeń. Przejście takie może mieć zerowe działanie, co oznacza, że proces z punktu widzenia mechaniki kwantowej nie jest tłumiony, a więc może zachodzić z dużym prawdopodobieństwem. W wyniku tego astrofizyczne czarne dziury mogłyby być tak naprawdę "szarymi dziurami", czyli kwantowymi superpozycjami stanów czarnej oraz białej dziury. Jest to model matematyczny, który nie został fizycznie zaobserwowany. Przyszłe badania w przypadku potencjalnego odkrycia kwantowej grawitacji dostarczą więcej informacji na temat hipotetycznego istnienia białych dziur.

Bibliografia

• Ker Than, Every Black Hole Contains Another Universe? [online], National Geographic, 9 kwietnia 2010 [dostęp 2011-06-28] (ang.).
• Białe dziury, tunele czasoprzestrzenne i wiele wymiarów, [w:] Kosmos Tajemnice Wszechświata – encyklopedia astronomii i astronautyki, Oxford Educational, 2011, s. 8–11, ISBN 978-83-252-1367-1.
• Mirosław Usidus, Białe dziury. Osobliwość w osobliwości, „Młody Technik”, nr 2 – luty 2018, s. 21–22.

1. Teorie znad krawędzi. W zoologicznym ogrodzie nauk [online] [dostęp 2017-07-04].
2. White Holes and Wormholes [online] [dostęp 2019-05-11] (ang.).
3. Белые дыры и рождение частиц [online] [dostęp 2017-07-04] (ros.).

Linki zewnętrzne

• Derek Muller, Something Strange Happens When You Follow Einstein's Math (ang.), kanał „Veritasium” na YouTube, 30 kwietnia 2024 [dostęp 2026-01-06].