Две близкорасположенные черные дыры в галактике, находящейся в 4,2 млрд световых лет от Земли, излучают волнистые струи, а третья черная дыра, находящаяся чуть поодаль, испускает прямые струи. Исследование показывает, что этот вид систем встречается чаще, чем считалось ранее.
Ученые обнаружили далекую галактику не с одной, а сразу тремя сверхмассивными черными дырами в ее ядре. Новое открытие позволяет предположить, что тесные группы таких гигантских черных дыр гораздо более распространены, чем считалось ранее, что потенциально открывает новый способ их легкого обнаружения, говорят исследователи.
Сверхмассивные черные дыры, чья масса может быть равна массе миллионов и даже миллиардов Солнц, как полагают, скрываются в сердцах практически каждой большой галактики во Вселенной. У большинства галактик в центре только одна сверхмассивная черная дыра. Однако галактики эволюционируют путем слияния, а у слившихся галактик иногда может быть несколько сверхмассивных черных дыр.
Астрономы наблюдали за галактикой со сложным именем SDSS J150243.09+111557.3 , в которой, как они думали, может быть две гигантских черных дыры. Она находится на расстоянии 4,2 млрд световых лет от Земли, «около трети пути через Вселенную», сказал ведущий автор исследования Роджер Дин (Roger Deane), радиоастроном из Университета Кейптауна в Южной Африке. Для исследования этой галактики ученые объединили сигналы с больших радиоантенн, находящихся на расстоянии до 10 000 км друг от друга, и использовали технику под названием радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ). С помощью европейской РСДБ-сети исследователи смогли увидеть в 50 раз более мелкие детали по сравнению с возможностями космического телескопа Hubble.
Астрономы неожиданно для себя обнаружили, что галактика является домом не для двух гигантских черных дыр, а сразу трех. Две из них находятся очень близко друг к другу, отчего казалось, что они единое целое.
Роджер Дин (Roger Deane)
Масса каждой из трех черных дыр равна приблизительно 100 млн Солнц.
До этого ученые были знакомы с четырьмя тройными системами черных дыр. Однако между двумя объектами самой близкой пары около 7 825 световых лет. В новом трио сверхмассивных черных дыр самое маленькое расстояние между ними составляет всего около 455 световых лет, это вторая самая близкая пара черных дыр.
Исследователи обнаружили эту пару черных дыр после того, как изучили всего шесть галактик. Это говорит о том, что плотные пары сверхмассивных черных дыр «встречаются гораздо чаще, чем предполагали предыдущие наблюдения». Зная, как часто сливаются сверхмассивные черные дыры, можно понять, как это влияет на их галактики, отметили исследователи.
Сверхмассивные черные дыры могут способствовать эволюции галактик с взрывами энергии, выделяемой турбулентной материей, которую проглатывает черная дыра. Хотя есть вероятность, что близкие пары сверхмассивных черных дыр ранее было трудно разделить, исследователи обнаружили, что новая пара оставляет за собой спиралеподобный след из испускаемых ею радиоволн. Это говорит о том, что эти завитые струи могут стать отличительным знаком близких пар. В этом случае нет необходимости использовать телескопические наблюдения высокого разрешения, например, европейскую РСДБ-сеть.
Роджер Дин (Roger Deane) радиоастроном, Университет Кейптауна, Южная Африка
Спиральные радиоструи, свойственные близким парам, могут стать очень эффективным способом идентификации этих систем, которые находятся даже еще ближе друг к другу.
Близко вращающиеся черные дыры, как полагают, генерируют рябь в ткани пространства и времени, известную как гравитационные волны, которые теоретически можно обнаружить во всей Вселенной. Найдя более тесные пары черных дыр, ученые смогут точнее оценить, сколько гравитационного излучения генерируют эти пары, сказал Дин.
Роджер Дин (Roger Deane) радиоастроном, Университет Кейптауна, Южная Африка
Конечной целью является самосогласованное понимание того, как две отдельные черные дыры из двух взаимодействующих галактик медленно движутся друг к другу, влияют на свои галактики, испускают гравитационные волны и постепенно сливаются в одну, что, по прогнозам, является страшным событием.
Черные дыры близнецы.
Это одна из главных загадок космологии и звездного развития. Как в ранней Вселенной супермассивные черные дыры становились… такими супермассивными? Ведь у них не было достаточно времени, чтобы накопить свою массу посредством одних только устойчивых процессов прироста.
Сперва надо «съесть» вещества на миллиард солнц, даже при здоровом аппетите и наличии хорошей гравитационной силы на это уходит далеко не пара сотен лет. Но все же они есть, эти гигантские черные дыры, возникшие в отдаленных галактиках, где они уже хвастались своими размерами, когда Вселенная праздновала свой миллионный день рождения.
Недавние исследования, проведенные в Калифорнийском технологическом институте, показали, что эти супермассивные черные дыры были сформированы в результате гибели определенных типов изначально гигантских звезд, экзотических звездных динозавров, которые умерли молодыми. Во время их разрушения образуется не одна, а сразу две черных дыры, каждая набирает свою собственную массу, затем они сливаются в одного супермассивного монстра.
Чтобы понять происхождение молодых супермассивных черных дыр, Кристиан Рейссвиг (Christian Reisswig), постдоктор астрофизики в Калифорнийском технологическом институте, и Кристиан Отт (Christian Ott), доцент теоретической астрофизики, обратились к модели, использующей супермассивные звезды. Эти гигантские, относительно экзотические звезды, как полагают, существовали в течение недолгого времени в ранней Вселенной.
В отличие от обычных звезд, супермассивные звезды стабилизируются вопреки силе тяжести, главным образом, за счет собственного фотонного излучения.
У очень массивной звезды фотонное излучение (поток фотонов, направленный наружу, который появляется из-за очень высоких внутренних температур звезды) толкает газ от звезды, а гравитационная сила, наоборот, направляет его к ней.
Супермассивная звезда медленно охлаждается из-за энергетической потери, возникающей от эмиссии фотонного излучения. Со снижением температуры она становится более компактной, и ее плотность в центре постепенно увеличивается. Этот процесс длится в течение нескольких миллионов лет, пока звезда из-за своей компактности не станет гравитационно неустойчивой, тогда она начинает разрушаться.
Предыдущие исследования показали, что когда супермассивные звезды разрушаются, они имеют сферическую форму, которая из-за быстрого вращения становится смазанной. Эту форму называют осесимметричной конфигурацией.
Учитывая тот факт, что очень быстро вращающиеся звезды склонны к минимальным волнениям, Рейссвиг и его коллеги посчитали, что эти волнения могли привести к отклонениям звезды к неосесимметричной форме во время своей гибели. Крошечные колебания начали очень быстро расти, в итоге газ звезды сформировал высокоплотные фрагменты.
Кристиан Рейссвиг постдоктор в Калифорнийском технологическом институте
Рост черных дыр до супермассивных масштабов в молодой вселенной кажется весьма возможным, если масса «семени» была достаточно большой
Эти фрагменты вращались вокруг центра звезды и, собирая вещество, становились все более плотными и горячими.
Затем происходит «нечто очень интересное».
При достаточно высоких температурах вырабатывается энергия, которая позволяет электронам и их античастицам, позитронам, создать электрон-позитронные пары. Создание этих пар вызвало потерю давления, ускоряя процесс разрушения. В результате два орбитальных фрагмента стали настолько плотными, что сформировали две черные дыры. Далее, продолжая расти, они слились в одну большую черную дыру.
Черная дыра — это билет в один конец. Согласно общей теории относительности, все, что пересекает ее границу, горизонт событий, никогда не вернется назад. Для частиц черная дыра станет будущим. Мы никогда не сможем увидеть, что же происходит с частицами, попадающими в воронку. Свет, который излучает частица (а это единственный способ наблюдения за ее последними шагами) будет растягиваться, становясь все более тусклым, до тех пор, пока не исчезнет.
На самом деле, история гораздо более странная. Если мы будет наблюдать за падением частицы, мы можем так и не дожить до момента, когда она пересечет горизонт событий. Экстремальная сила притяжения черной дыры «съедает» время, поэтому для стороннего наблюдателя время около нее будет идти намного медленнее. Нам будет казаться, что частица движется к горизонту событий бесконечно долго. С точки зрения частицы это произойдет незаметно, без каких либо необычных явлений во времени и пространстве.
Если черная дыра – дверь в никуда, то логично было бы спросить, а есть ли оттуда выход?
Общая теория относительности, которая является стандартной теорией гравитации вот уже 100 лет, не делает различий между прошлым и будущим, временем, идущим вперед, и временем, идущим назад. Ньютоновская физика также симметрична относительно времени. Таким образом, идея о существовании «белых дыр» как отражения черных дыр, имеет свой теоретический смысл. У белой дыры тоже есть свой горизонт событий, который нельзя пересечь в обратном направлении. Однако ее горизонт лежит в прошлом. Появляющиеся в нем частицы будут набирать энергию и усиливать свой свет. Если частица каким-то образом появится на горизонте событий, но ее «вытолкнет» наружу.
В принципе, белая дыра – это черная дыра наоборот. Общая теория относительно вполне может предсказать подобные объекты и описать их математически.
Но существуют ли белые дыры? И если да, то что это говорит о симметрии времени?
Черные дыры являются обычным явлением в космосе, в центре практически каждой крупной галактики есть огромная дыра, не говоря уже о маленьких. Тем не менее, астрономы не обнаружили ни единой белой дыры. Однако это не означает, что их нет, возможно, их просто нужно поискать. Если они действительно отталкивают частицы, есть небольшая вероятность того, что они невидимы.
Еще один вопрос: как формируются белые дыры? Черные дыры являются результатом гравитационного коллапса. Когда звезда, которая, как минимум, в 8-20 раз больше Солнца, исчерпывает свое ядерное топливо, она больше не может производить достаточно энергии, чтобы удерживать баланс внутренней силы гравитации. Ядро взрывается, плотность повышается, а гравитация становится настолько сильной, что даже свет не может от нее уйти. В результате образуется черная дыра, сравнимая с большой звездой.
Сверхмассивные черные дыры, которые в миллионы или миллиарды раз тяжелее, формируются каким-то неизвестным образом. В любом случае, они тоже являются результатом гравитационного коллапса, будь то огромная суперзвезда, появившаяся в первые дни мироздания, огромное облако газа в сердце первобытной галактики или какой-либо другой феномен.
Формирование белой дыры также подразумевает нечто похожее на гравитационный взрыв, однако пока не ясно, как именно они возникают. Один из вариантов, белые дыры могут быть «приклеены» к черным. С этой точки зрения, черная и белая дыры являются двумя сторонами одного объекта, соединенные кротовой норой (как во многих научно-фантастических рассказах). К сожалению, этот вариант не решает одной проблемы: согласно теории, если материя попадет в кротовую нору, это приведет к ее краху, в результате чего проход между черной и белой дырами закроется. (Технически, можно создать стабильную червоточину, если существует «экзотическое вещество» с отрицательной энергии, однако это вещество пока не найдено).
Итак, мы пришли к выводу, что в нашей Вселенной множество черных дыр, но нет белых. Однако это не означает, что время ассиметрично. Общая теория относительности по-прежнему работает, но природа гравитационного коллапса такова, что время течет лишь в одном направлении. Это соответствует ситуации с космосом в целом.
Когда-то давно произошел Большой взрыв, в результате чего началось стремительное расширение, по-видимому, из одной точки. При этом все говорит против возможного существования Большого сжатия, восстановления всего существующего в одну единственную точку когда-то в далеком будущем. Если нынешние тенденции сохранятся (например, если темная энергия резко не поменяет своих свойств), Вселенная будет продолжать ускоренно расширяться. В этом случае, симметрия Вселенной явно отсутствует.
В чем-то Большой взрыв похож на белую дыру. Для всех наблюдателей он находится в прошлом, а частицы выходят наружу. Однако у него не было горизонта событий (а это значит, что мы имеем дело с «голой сингулярностью», что звучит гораздо более странно, чем это есть на самом деле). Несмотря на это, он все же напоминает гравитационный коллапс в обратном направлении. Только потому, что уравнения общей теории относительности позволяют предсказать белые дыры, большие сжатия и кротовые норы, это не означает, что они действительно существуют. Асимметрия времени гравитации не присуща, однако она возникает из особенностей поведения материи и энергии. Физикам еще предстоит это узнать.
источник
http://www.qwrt.ru/news/2274
http://www.qwrt.ru/news/1029
http://www.qwrt.ru/news/2024
http://www.qwrt.ru/news/1462
http://www.qwrt.ru/news/757
А вообще мы уже с вами разговаривали подробно про . Вот еще и . Вот посмотрите еще на Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -
Астрономы обнаружили во Вселенной пустое пространство протяженностью до десяти миллиардов триллионов километров. Оно не содержит в себе ни одного известного вида вещества – ни галактик, ни звезд, ни газа, ни черных дыр. При этом дыра в 1000 раз превышает обычное пустое пространство во Вселенной.
Это открытие противоречит существующим моделям эволюции Вселенной.
Исследователи Национальной Радиоастрономической Обсерватории штата Миннесота (США) направили на темное пятно радиотелескоп Very Large Array (VLA) и в буквальном смысле слова обнаружили огромную брешь во Вселенной. Этот феномен журналисты окрестили «белой дырой» в противоположность «черным дырам».
Если космическое вещество коллапсирует, образуя «черную дыру», которая стягивает к себе всю космическую массу вокруг эпицентра, то где-то в другом месте возможно появление такой же по величине «белой дыры». Представления человека о множественности миров, которые он пока еще не в состоянии исследовать иначе, как с помощью «дыр» во временном пространстве, основываются на предположении о существовании пространственно-временной симметрии. Возможно, где-то в «зазеркалье» в этот самый момент рождается «белая дыра».
Вопрос о существовании «белых дыр» уже рассматривался учеными. Они выдвинули гипотезу «белых дыр», чтобы объяснить феномен «взрывающихся галактик» и другие космические явления, которые порождают огромные массы энергии. «По теории Эйнштейна, время может течь вспять», – поясняет Блейк Темпл, астрофизик из Калифорнийского университета. – Именно здесь и кроется залог существования «белых дыр». «Эти странные объекты вполне удовлетворяют законам природы. В сущности, белые дыры – это... те же черные дыры, время в которых течет вспять».
Не так давно учеными проводились радиосъемки космического пространства. В регионе созвездия Эридана астрономы заметили темное пятно, в котором на 45% материи меньше, чем обычно. Позже выяснилось, что и температура реликтового излучения (остаточное излучение после Большого взрыва) в этой зоне на миллионные доли градуса ниже средней. Полученные данные оказались настолько неожиданными для исследователей, что до сих пор не появилось конкретных выводов.
Астрономы не могут объяснить пока еще тот факт, что космическое пространство, состоящее из звезд, звездной пыли и газа, все-таки в некоторых местах невидимо. «Темную материю» можно вычислить по гравитационному эффекту, который ее обнаруживает, но в «белой дыре» отсутствуют даже скрытые массы.
Есть одна теория, что «белые дыры» возникли в результате воздействия мощного галактического кластера. Он при помощи силы притяжения активно «откачивал» вещество из некоего пространства Вселенной. Сам кластер мог уже давно исчезнуть, а вот пустота, оставшаяся без космических тел, существует и поныне.
Итог подводить, конечно, рано. Ясно одно: несмотря на то, что некоторые тайны Вселенной стали явью, большая часть остается непостижимой даже для ученых.
Установили бы Вы себе на телефон приложение для чтения статей сайта epochtimes?
Сегодня у нас с вами будет день воображения! Мы поговорим о фантастических созданиях, как единороги, но ещё более редких. Как лепреконы, но ещё более фантастических.
Сегодня мы поговорим о белых дырах . Перед тем, как мы начнём, давайте поговорим о чёрных дырах. Чёрные дыры - это такие места во Вселенной, где материя и энергия собраны вместе настолько компактно и плотно, что их скорость убегания (вторая космическая скорость) больше . На нашем сайте есть ссылки на множество видео по ним, но если вам всё ещё необходимо больше информации, можете начать с этой статьи.
Полное описание чёрной дыры требует много занимательной математики, но они - реальные объекты в нашей Вселенной. Они были предсказаны теорией относительности Эйнштейна и в итоге открыты несколько десятилетий назад. Чёрные дыры возникают, когда звёзды, гораздо , погибают в катастрофическом событии, называемом сверхновой.
Итак, что такое белая дыра?
Белые дыры создаются, когда астрофизики математически исследуют среду вокруг чёрных дыр, но притворяются, что в пределах массы нет. Что происходит, когда у вас есть без массы?
Белые дыры являются абсолютно теоретической математической концепцией. Фактически, если вы создаёте чёрную дыру с помощью математики, как мне сказали, игнорирование массы сингулярности делает вашу жизнь гораздо проще.
По словам доктора Брайана Коберлейна, "Если у вас есть 5 кексов, и вы начали их раздавать, в конечном счёте они закончатся. В тот момент вы не можете отдать больше, чем было. В этом случае вы не сможете считать вниз после нуля. Конечно, вы сможете раздавать листки бумаги с надписью "я даю вам один кекс", но было бы нелепо использовать существование отрицательных чисел, утверждая, что "отрицательные кексы" существуют, и их можно раздавать людям".
Итак, если бы белые дыры существовали, но скорее всего это не так, они вели бы себя как противоположность чёрным дырам - всего лишь как предсказывает математика. Вместо притяжения вещества, белая дыра бы извергала вещество обратно в космос, нечто вроде фонтана из белого шоколада. Такие вот щедрые эти белые дыры .
Одним из прочих следствий математики белых дыр является то, что они только теоретически существуют так долго, пока в пределах горизонта событий белой дыры нет ни единого клочка материи. Как только какой-нибудь атом водорода попадёт в эту область, то белая дыра коллапсирует. Даже если бы белые дыры были созданы ещё в самом начале Вселенной, они бы коллапсировали давным давно, так как наша Вселенная уже заполнилась материей.
Есть несколько физиков, считающих, что белые дыры - это не просто теория. Хэл Хаггард и Карло Ровелли из Университета Экс-Марсель во Франции работают над тем, чтобы объяснить, что происходит внутри чёрных дыр, с помощью раздела теоретической физики, называемой петлевая квантовая гравитация.
В теории, сингулярность чёрной дыры будет сжиматься до тех пор, пока не наступит наименьший возможный размер, предсказанный физикой. Затем это вещество "отскочит" обратно в виде белой дыры . Но из-за эффекта замедления времени вокруг чёрной дыры это событие заняло бы миллиарды лет даже при наименьшей массе, чтобы наконец схлопнуться.
Если после Большого Взрыва были созданы микроскопические чёрные дыры, они могли бы избежать распада и взрыва в качестве белых дыр и в наше время. Но по словам Стивена Хокинга, они бы уже давно испарились.
Ещё одна интересная идея, выдвинутая физиками, заключается в том, что белая дыра может объяснить , поскольку в этой ситуации спонтанно появилось невероятное количество материи и энергии.
По всей вероятности, белые дыры - это лишь фантазии математиков. А поскольку фантазии редко выживают после контакта с реальностью, белые дыры, пожалуй, всего лишь воображение.
Название прочитанной вами статьи "Белые дыры во Вселенной" .
Белая Дыра - гипотетический физический объект во Вселенной, в область которого ничто не может войти. Белая Дыра является временно́й противоположностью черной дыры. Теоретически предполагается, что Белые Дыры могут образовываться при выходе из-за горизонта событий вещества черной дыры, находящейся в другом времени.
Всем известен факт существования «чёрных дыр», но в теории существуют и «Белые Дыры » кратковременно и спонтанно возникающие в пустоте, взрывающиеся и выбрасывающие во Вселенную излучение и вещество. Ведь если вещество поглощается черной дырой, где-то же оно должно выбрасываться.
И в теории, точки, где вещество выбрасывается, а не поглощается, действительно существуют. Пока что их не удается обнаружить, однако приверженцы этой теории не оставляют надежды на обнаружение Белой Дыры в ближайшем будущем.
Существование белых дыр, если таковые действительно будут обнаружены, нарушает сразу несколько фундаментальных законов физики. И если действительно Белая Дыра будет обнаружена, то придется подлатывать фундамент нынешней науки, и очень основательно.
Поскольку по механизму и последствиям мгновенный распад Белой Дыры сходен с Большим взрывом, создавшим саму Вселенную, но только уменьшенным многократно, астрономы называют такое событие Малым взрывом (Small Bang), пишет Membrana.
На сегодняшний день неизвестны физические объекты, которые можно достоверно считать белыми дырами, также нет теоретических предпосылок по методам их поиска (в отличие от чёрных дыр, которые должны находиться, например, в центрах крупных спиральных галактик).
Израильскими астрофизиками Алоном Реттером и Шломо Хеллером было сделано сенсационное заявление, что причиной аномальной гамма-вспышки под номером GRB 060614, зафиксированной в 2006 году, была именно «Белая Дыра », рассказывают ученые в статье, размещённой на сервере препринтов arXiv.org.
GRB 060614 располагается в созвездии Индейца на расстоянии более полутора миллиона световых лет от Земли 1,6 миллиона лет от Земли. Данная вспышка была зафиксирована 14 июня 2006 года несколькими мощными телескопами. Она сопровождалась небывалым по длительности световым эффектом, который позволил астрономам измерить параметры и определить координаты данного объекта.
Известные в науке гамма-вспышки подразделяются на долгие, продолжительностью более двух секунд, и короткие – менее двух секунд. Но зафиксированная вспышка не подходила по ряду признаков под оба параметра, в связи с чем, учёные уделили ей более пристальное внимание.
По мнению специалистов, долгие гамма-вспышки чаще всего возникают вследствие коллапса массивных звезд, превращающихся в черные дыры. Возникновение же коротких гамма-выспышек является результатом слияния нейтронных звезд либо чёрной дыры и нейтронной звезды, что приводит к формированию новой черной дыры. Зафиксированная вспышка длилась 102 секунды, что должно было означать, что она завершится взрывом сверхновой. Но никакой сверхновой, которая была бы связана с GRB 060614, учёные не обнаружили. Кроме того, на этом участке неба вообще не предвиделось гамма-всплесков и появления новых объектов, сообщает astronews.
+++++++++++++++++++++++++
Американский физик-теоретик Никодем Поплавски (Nikodem Poplawski)предложил теоретическую модель, согласно которой наша Вселенная есть внутренность черной дыры, расположенной где-то в объемлющей Вселенной.
В рамках работы Поплавски удалось показать, что все астрономические черные дыры (области пространства, из которых ничто не может выйти) можно рассматривать как входы в червоточины Эйнштейна-Розена. Эти объекты представляют собой гипотетические тоннели, соединяющие различные регионы пространства.
Поплавски полагает, что другой конец червоточины черной дыры соединен с белой дырой (антипод черной дыры - область пространства, в которую ничто не может попасть). При этом внутри червоточины возникают условия, напоминающие расширяющуюся Вселенную, аналогичную наблюдаемой нами. Из этого следует, что и наша Вселенная может оказаться просто внутренней частью какой-то червоточины.
Все конструкции Поплавски носят теоретический характер, то есть автор не предлагает способа проверки собственной теории. К плюсам данной гипотезы можно отнести тот факт, что она позволяет решить информационный парадокс: при попадании в черную дыру информация об объектах исчезает из Вселенной, поскольку ничто не может покинуть дыру.
++++++++++++++++++++++++++
Белые Дыры и другие Вселенные
Возможность существования в космосе черных дыр - это одно из самых замечательных предсказаний теоретической физики XX в. Мысль о том, что черные дыры должны существовать реально, является прямым выводом из современных представлений об эволюции звезд. Умирая, массивные звезды катастрофически сжимаются (коллапсируют) - как бы взрываются внутрь - и порождают область, в которой тяготение настолько сильно, что оттуда не может выйти ничто - даже свет.
При анализе характеристик черных дыр, выведенных из теории, было отмечено, что все эти дыры должны обладать массой. Вдобавок к массе они могут обладать также зарядом и (или) моментом количества движения. Вообще говоря, черная дыра, которая может существовать реально, имеет, вероятно, ничтожно малый заряд, но вращается очень быстро. Поэтому такую дыру хорошо описывает решение Керра.
Из описанного выше теоретического анализа следует, что полная геометрическая структура даже идеальной черной дыры чрезвычайно сложна. Ведь в глобальной структуре пространства-времени дыры объединено множество Вселенных - это видно из диаграмм Пенроуза. В случае простейшей черной дыры, которая характеризуется только, помимо нашей собственной Вселенной существует еще одна, иная. Ввиду пространственноподобного характера шварцшильдовской сингулярности в эту другую Вселенную невозможно проникнуть из нашей Вселенной, если пользоваться любыми допустимыми (временноподобными) мировыми линиями.
Однако, как только у дыры будет либо заряд, либо вращение, сингулярность становится временно-подобной, и полная геометрическая структура решений Райснера-Нордстрёма или Керра объединяет бесконечно большое число Вселенных прошлого и будущего. Свойство решений Керра и Райснера-Нордстрёма включать множество Вселенных приводит к поразительной возможности гипотетических путешествий в черные дыры, а из них - во Вселенные будущего. Тем самым появляется возможность машины времени!
Другие Вселенные, появившиеся на диаграмме Пенроуза, можно истолковать разными способами. Один способ - это сказать, что на самом деле это разные, отдельные Вселенные, вообще никак не связанные с нашей Вселенной. Столь же приемлема и другая трактовка: ряд этих "других" Вселенных на самом деле являются вариантами нашей собственной Вселенной, но отнесенными к иной эпохе.
Иными словами, теоретически не исключено, чтобы одна из "других" Вселенных на диаграмме Пенроуза была нашей Вселенной, скажем, миллиард лет назад. Смельчак-космонавт мог бы, покинув Землю сейчас и нырнув в черную дыру, вынырнуть в нашей же Вселенной в прошлом. Это - путешествие во времени.
Аналогично какая-то другая Вселенная на диаграмме Пенроуза могла бы на самом деле быть нашей собственной Вселенной в очень далеком будущем. Тогда наш космонавт мог бы, улетев с Земли, вернуться на нее через миллиарды лет в будущем, просто-напросто отправившись в соответствующую Вселенную на Диаграмме Пенроуза.
Те же характеристики, что и на диаграмме Пенроуза для керровской черной дыры, свойственны и черной дыре Райснера-Нордстрёма. В любом случае, истолковывая ряд других Вселенных как иные варианты нашей собственной Вселенной в разные времена, мы могли бы путешествовать в прошлое и в будущее.
В общем-то мысль о возможности существования машины времени ученым не по душе. Ведь тогда могли бы происходить поистине чудовищные вещи. Представим себе, например, космонавта, вылетевшего с Земли и нырнувшего во вращающуюся или заряженную черную дыру. Немного пространствовав там, он обнаружит Вселенную, являющуюся его же собственной, только на 10 мин более ранней во времени.
Войдя в эту более раннюю Вселенную, он обнаружит, что все обстоит так, как было за несколько минут до его отправления. Он может даже встретить самого себя, полностью готового к посадке в космический корабль. Встретив самого себя, он может рассказать себе же, как он славно попутешествовал. Затем, вдвоем с самим собой, он может сесть в ожидающий космический корабль, и он (или правильнее сказать: они? ...) может (вдвоем!) снова повторить тот же полет!
Описанное путешествие - наглядное свидетельство того, как машина времени нарушает принцип причинности. Принцип причинности сводится, по существу, к простому утверждению, что следствие бывает после причины.
Если у вас в комнате внезапно зажглась лампочка, то резонно предположить, что кто-то долей секунды раньше щелкнул выключателем. И было бы абсурдным думать, что лампочка может зажечься сейчас потому, что кто-то через десять лет, в будущем, повернет выключатель. Сама мысль о том, что следствия могут происходить до их причин, отвергается человеческим умом.
Поэтому существуют две возможности. Первая: возможно, причинность нарушается? Это означало бы, что физическая действительность иррациональна на самом фундаментальном уровне, т. е. мир абсолютно безумен, а кажущаяся его рациональность - чисто воображаемая, искусственно вложенная в ум человека. Может быть, ученые уверовали в причинность, надеясь понять мир, который вообще непознаваем?...
Вторая возможность: диаграммы Пенроуза - не последняя инстанция в постижении истины. Может быть, действуют какие-то дополнительные, физические эффекты, предотвращающие возможность путешествия в другие Вселенные. Может быть, диаграммы Пенроуза - это такая идеализация, которая не описывает ничего, могущего существовать реально.
Диаграммы Крускала-Секереша и Пенроуза были созданы для того, чтобы полнее и нагляднее понять геометрию пространства-времени черной дыры. С помощью этих диаграмм удается понять многие свойства черных дыр. Помимо того, эти диаграммы предсказывают кое-что новое.
На диаграмме Крускала-Секереша для шварцшильдовской черной дыры все как полагается - вещество из нашей Вселенной падает сквозь горизонт событий внутрь и сталкивается с сингулярностью. Но предположим, что вблизи сингулярности прошлого уже были вещество и излучение. Тогда с течением времени эти вещество и излучение выйдут из-под горизонта событий, находящегося в прошлом, и перейдут в нашу Вселенную.
Представим себе теперь вещество, выбрасываемое из области вблизи сингулярности прошлого, поднимающееся на некоторую высоту над черной дырой, а затем падающее опять на нее. Диаграмма Крускала-Секереша в принципе допускает такой процесс, поскольку мировые линии вещества повсюду временноподобны. Объект с таким поведением именуется серой дырой.
Если представление о черной дыре появилось из исследования эволюции звезд, то идея о серой дыре или белой возникла чисто математически в связи с решением Шварцшильда. Но следует ли нам принять на веру возможность реального существования во Вселенной - наряду с машинами времени - белых дыр и серых дыр?
Представим себе умирающую массивную звезду, при коллапсе которой образуется черная дыра. Первоначально сингулярности не было; отсутствовал и горизонт событий. Поэтому ни сингулярности прошлого, ни горизонта событий в прошлом быть не могло. Имеются только горизонт событий в будущем и сингулярность будущего, так как черная дыра формируется в будущем-после смерти звезды. Иными словами, область, занятая веществом звезды, "вырезает" значительную часть диаграммы Крускала-Секереша.
И только выше поверхности звезды пространство-время достаточно верно описывается решением Шварцшильда. Поэтому, если это решение применять с учетом реалистических ограничений, серых и белых дыр существовать не должно. У коллапсирующей звезды, превращающейся в шварцшильдовскую черную дыру, попросту нет сингулярности прошлого или горизонта событий в прошлом. Нет и "другой Вселенной".
Но хотя анализ процессов, происходящих при умирании звезд, исключает возможность образования шварцшильдовских как серых, так и белых дыр, трудности еще не исчерпаны. Как уже неоднократно отмечалось, реальные звезды вращаются, а следовательно, из них должны возникать керровские черные дыры. Полная структура пространства-времени керровской черной дыры представлена на диаграмме Пенроуза, где сингулярности временноподобны.
Если представить себе, что реальная звезда коллапсирует, образуя керровскую черную дыру, то из рассмотрения выпадут большие участки пространства-времени, которые находятся над поверхностью звезды. И все же подобная звезда, дающая черную дыру в одной Вселенной, может проявляться как Белая Дыра в другой Вселенной.
Вследствие временноподобного характера сингулярности звезда может, коллапсируя в одной Вселенной, расширяться в другую Вселенную. Поэтому представляется, что решение Керра (как и решение Райснера-Нордстрёма, также имеющее временноподобные сингулярности) допускает возможность существования белых дыр.
Представление о шварцшильдовских белых дырах было возрождено в середине 1960-х годов советским ученым И.Д. Новиковым. Хотя шварцшильдовские Белые Дыры не могут образоваться при смерти звезд, они могут быть, по мысли Новикова, связаны с рождением наблюдаемой нами Вселенной. Большинство астрономов считают, что начало Вселенной определилось чудовищным взрывом первичного бесконечно плотного состояния.
Иначе говоря, вся Вселенная, наблюдаемая нами, должна была представлять собой одну гигантскую сингулярность, которая по неизвестной нам причине вдруг взорвалась. Допустим, что какие-то отдельные области не приняли участия в этом всеобщем расширении Вселенной, иными словами, по какой-то причине небольшой "кусочек" первичной сингулярности сумел сохраниться, не расширяясь, в течение очень длительного времени. Когда же подобный "отсталый элемент" начал, наконец, расширяться, он должен проявлять все свойства Белой Дыры .
Такой отсталый элемент - в буквальном смысле кусочек сингулярности прошлого (Большого Взрыва), из которой в нашу Вселенную вторглись вещество и излучение. Мысль о том, что маленькие кусочки Большого Взрыва могли сохраниться в течение длительного времени, привела Новикова к предположению о возможности существования шварцшильдовских белых дыр.
Проблема шварцшильдовских белых дыр рассматривалась Д. М. Эрдли в Калифорнийском технологическом институте в начале 1970-х годов. Эрдли понимал, что если от Большого Взрыва и сохранились "отсталые" элементы, то они должны выглядеть как кусочки сингулярности прошлого, а поэтому их должен окружать горизонт событий в прошлом.
Но что нам известно о горизонте событий? В обычных черных дырах горизонт событий соответствует остановке времени с точки зрения удаленного наблюдателя. Для такого наблюдателя свет, приходящий из окрестностей горизонта событий, испытывает сильнейшее красное смещение.
Грубо говоря, свет из окрестностей горизонта событий затрачивает очень много энергии, выбираясь из области сильного гравитационного поля, окружающего обычную черную дыру. Обратно, если свет падает в черную дыру, он должен приобретать много энергии. Падающий внутрь дыры свет должен испытывать сильное фиолетовое смещение.
Представим себе на мгновение очень ранний этап эволюции Вселенной. Если Большой Взрыв действительно имел место, то Вселенная первоначально должна быть чрезвычайно горячей. При чудовищных температурах в триллионы градусов Вселенная должна была заполняться мощнейшим излучением. Если от Большого Взрыва остались "спящие зародыши", то такое излучение (а оно уже было очень сильным) должно подвергаться сильнейшему фиолетовому смещению при падении на горизонт событий, окружающий эти зародыши.
Вокруг каждого "спящего зародыша" накапливалось грандиозное количество крайне мощного излучения. Иначе говоря, на диаграмме Пенроуза свет, идущий от J--, собирается вблизи горизонта событий прошлого, образуя фиолетовый слой. Через очень короткое время в фиолетовом слое собирается так много света, что его энергия (и связанная с ней масса) сама начинает сильно искривлять пространство-время. Согласно расчетам Эрдли, свет, собирающийся вокруг "спящих зародышей", настолько сильно искривляет пространство-время, что вокруг потенциальной Белой Дыры образуется черная дыра.
При этом образуются горизонт событий в будущем и сингулярность. Такое превращение потенциальной Белой Дыры в черную дыру происходит примерно за 1/1000 с. Значит, если какие-либо "спящие зародыши" и существовали, они должны были превратиться в черные дыры вскоре после рождения нашей Вселенной.
Расчеты Эрдли надежно "закрыли" возможность существования в природе шварцшильдовских белых дыр. Но что можно сказать о белых дырах Райснера-Нордстрёма или о керровских белых дырах? Хотя детальные расчеты еще не проделаны, соображения Эрдли здесь также остаются в силе. Чтобы могла появиться одна из таких более сложных белых дыр, должно существовать и несколько внутренних и внешних горизонтов событий, через которые вещество может переходить из одной Вселенной в другую, следующую.
При анализе диаграммы Пенроуза для заряженной или вращающейся черной дыры нетрудно видеть, что горизонт событий в будущем для одной Вселенной является одновременно горизонтом событий в прошлом для другой Вселенной. Горизонт событий, сквозь который вещество "проваливается" в черную дыру в одной Вселенной, - это одновременно и горизонт событий, через который вещество извергается из черной дыры в следующую Вселенную. Значит, если существуют Белые Дыры Райснера-Нордстрёма или Керра, то у них должны быть горизонты событий в прошлом.
А если Белая Дыра в какой-то Вселенной обладает горизонтом событий в прошлом, то с самого рождения этой Вселенной вблизи горизонта будет собираться свет. Такой горизонт должен породить фиолетовый слой. В согласии с доводами Эрдли, света должно собраться столько, что скопившаяся в фиолетовом слое энергия сделает горизонт событий неустойчивым.
В результате поверх потенциальной Белой Дыры сформируется черная дыра, а получившаяся сингулярность поглотит все окружающее! Хотя детальные расчеты еще ждут своего исполнителя, представляется вполне разумным пред; положение, что в диаграмме Пенроуза для реальной заряженной или вращающейся черной дыры образуется пространственноподобная сингулярность, которая отрежет все Вселенные будущего.
Вопрос только в том, насколько быстро этой произойдет. Ответить на него можно, если знать, насколько быстро в фиолетовом слое вдоль горизонта событий, открытого в бесконечность J-- некоторой конкретной Вселенной, скапливается свет. Если те физики, которым по душе мысль о белых дырах, попробуют утверждать, что вызванная фиолетовым слоем неизбежная неустойчивость образуется медленно, то им придется иметь дело с трудностью совершенно нового свойства, касающейся вещества и антивещества.
Наука уже в течение многих лет знает о существовании антивещества. Впервые оно было открыто в ливнях космических лучей, а теперь античастицы всех видов регулярно получают при лабораторных экспериментах по ядерной физике. Физикам-ядерщикам проще всего создать вещество и антивещество с помощью гамма-лучей высокой энергии.
В определенных условиях гамма-квант может самопроизвольно превратиться в частицу и античастицу вещества. Этот процесс возможен, если гамма-квант обладает достаточно большой энергией - большей, чем энергия (в том числе связанная с массой) рожденных частиц. В понятии антивеществ нет ничего таинственного. В подобном процессе рождения пар всегда в одинаковых количествах возникают частицы и античастицы.
Изучая рождение пар, физики-теоретики обнаружили, что лишенное частиц пространство - вакуум - очень удобно представлять себе заполненным воображаемыми, или виртуальными, парами частиц. Например, точку в пустом пространстве можно представить в виде виртуального электрона, "сидящего" на воображаемом позитроне. Другую точку можно мыслить в виде воображаемого протона, "сидящего" на воображаемом антипротоне.
В каждом подобном случае влияние виртуальной частицы полностью компенсируется влиянием виртуальной античастицы. Однако, когда падающий извне мощный гамма-квант соударяется с виртуальной парой, эти воображаемые частицы могут поглотить из него столько энергии, что масса-энергия излучения перейдет в массу-энергию вещества согласно знаменитой формуле E=mc2, и эти частицы появляются в реальном мире.
Поэтому процесс рождения пар можно понимать как поглощение виртуальными парами частиц энергии, которая их превращает в реальные. Представление о том, что пустое пространство состоит из виртуальных пар, способных стать реальными, оказалось весьма полезным в ядерной физике.
Задумайтесь на минуту о том, что происходит вблизи пространственно-временной сингулярности в черной дыре. В сингулярности искривление пространства-времени бесконечно сильно, а это приводит к бесконечно сильным приливным напряжениям. Все, что падает на сингулярность, разрывается на части этими непреодолимыми напряжениями: в непосредственной близости от сингулярности приливные силы чудовищно велики.
Вблизи сингулярности всегда можно отыскать такую точку, в которой приливные силы достаточно велики, чтобы разрушить любой наперед взятый объект. Рассмотрим, в частности, пустое пространство (вакуум) на расстоянии в доли миллиметра вблизи сингулярности. Хотя это пространство и пустое, его можно представить себе как содержащее виртуальные пары частиц и античастиц.
Совсем рядом с сингулярностью приливные силы окажутся настолько сильными, что оторвут друг от друга частицы и античастицы в виртуальных парах. Тяготение окажется настолько сильным, что виртуальные электроны оторвутся от виртуальных позитронов, а виртуальные протоны - от виртуальных антипротонов. Расчеты показывают, что процесс разрывания виртуальных пар оказывается настолько мощным, что каждая виртуальная частица получает энергию, достаточную для того, чтобы превратиться в реальную!
Приливные силы бесконечно сильно искривленного пространства-времени вблизи сингулярности буквально рвут на части пространство-время, порождая при этом вещество и антивещество. Таким образом, из сингулярности извергаются потоки вещества и антивещества! Подобно тому как мощный гамма-квант порождает частицы и античастицы, мощное гравитационное поле вблизи сингулярности тоже порождает частицы и античастицы.
Если сингулярность пространственноподобна и находится в будущем, то частицам и античастицам некуда из нее деваться. Однако, если сингулярность временноподобна или находится в прошлом, то вещество и антивещество могут уйти от нее: существуют такие временноподобные мировые линии, вдоль которых ускользают рожденные частицы и античастицы.
+++++++++++++++++++++
Другие материалы
Никодем Поплавски (Nikodem Poplawski) предложил теоретическую модель, согласно которой наша Вселенная есть внутренность черной дыры, расположенной где-то в объемлющей Вселенной. В рамках работы Поплавски удалось показать, что все астрономические... не может войти. Белая Дыра является временно́й противоположностью чёрной дыры.Теоретически предполагается, что Белые Дыры могут образовываться при выходе из-за горизонта событий вещества чёрной дыры, находящейся в другом...
. ... одно из самых замечательных предсказаний теоретической физики XX в. Мысль о том, что черные дыры должны существовать реально, является прямым выводом из современных представлений об эволюции звезд. Умирая, массивные звезды... было возрождено в середине 1960-х годов советским ученым И.Д. Новиковым. Хотя шварцшильдовские Белые Дыры не могут образоваться при смерти звезд, они могут быть, по мысли Новикова, связаны с...
. ... изолирована в пространстве. Как оказалось, в этом случае решения соответствующих уравнений, описывающих состояние Белой Дыры , оказываются неустойчивыми. В частности, из этого вытекает, что объект, описываемый данными уравнениями, спустя конечное время... дыр: у уравнений этого объекта существуют решения, продолжающиеся по времени на бесконечность. Таким образом, Белые Дыры могли просто не дожить до нашего времени. Отметим, что в настоящее время не существует...
. Результаты работ нобелевских лауреатов 2011 года по физике дали начало изучению темной энергии в масштабах галактик, которые в будущем "потеряют" своих нынешних соседей, сообщил РИА Новости старший научный сотрудник Государственного...
. одно из самых замечательных предсказаний теоретической физики XX в. Мысль о том, что черные дыры должны существовать реально, является прямым выводом из современных представлений об эволюции звезд. Умирая, массивные звезды... было возрождено в середине 1960-х годов советским ученым И.Д. Новиковым. Хотя шварцшильдовские Белые Дыры не могут образоваться при смерти звезд, они могут быть, по мысли Новикова, связаны с рождением наблюдаемой нами Вселенной. Большинство астрономов считают, что начало Вселенной определилось чудовищным взрывом первичного бесконечно плотного состояния.
. ... Квантовая информация не может быть полностью скрыта в корреляциях: последствия для информационного парадокса черной дыры") англичанин и индиец используют свою теорему для анализа поведения "эйнштейновой" черной дыры, к разработке теории...
И снова энергия столкновения приводит к появлению частиц, и так далее, это бесконечный цикл. Белые Дыры О существовании Чёрных дыр можно догадываться только по возмущению гравитационных полей/отклонению света.
. Очень трудно идентифицировать их теми способами, с помощью которых мы находим сверхмассивные черные дыры в центрах галактик или звездные черныедыры". В 2002 году группа астрономов объявила об открытии...
На самом деле, история гораздо более странная. Если мы будет наблюдать за падением частицы, мы можем так и не дожить до момента, когда она пересечет горизонт событий. Экстремальная сила притяжения черной дыры «съедает» время, поэтому для стороннего наблюдателя время около нее будет идти намного медленнее. Нам будет казаться, что частица движется к горизонту событий бесконечно долго. С точки зрения частицы это произойдет незаметно, без каких либо необычных явлений во времени и пространстве.
Если черная дыра - дверь в никуда, то логично было бы спросить, а есть ли оттуда выход?
Общая теория относительности, которая является стандартной теорией гравитации вот уже 100 лет, не делает различий между прошлым и будущим, временем, идущим вперед, и временем, идущим назад. Ньютоновская физика также симметрична относительно времени. Таким образом, идея о существовании «белых дыр» как отражения черных дыр, имеет свой теоретический смысл. У белой дыры тоже есть свой горизонт событий, который нельзя пересечь в обратном направлении. Однако ее горизонт лежит в прошлом. Появляющиеся в нем частицы будут набирать энергию и усиливать свой свет. Если частица каким-то образом появится на горизонте событий, но ее «вытолкнет» наружу.
В принципе, белая дыра - это черная дыра наоборот. Общая теория относительно вполне может предсказать подобные объекты и описать их математически.
Но существуют ли белые дыры? И если да, то что это говорит о симметрии времени?
Черные дыры являются обычным явлением в космосе, в центре практически каждой крупной галактики есть огромная дыра, не говоря уже о маленьких. Тем не менее, астрономы не обнаружили ни единой белой дыры. Однако это не означает, что их нет, возможно, их просто нужно поискать. Если они действительно отталкивают частицы, есть небольшая вероятность того, что они невидимы.
Еще один вопрос: как формируются белые дыры? Черные дыры являются результатом гравитационного коллапса. Когда звезда, которая, как минимум, в 8-20 раз больше Солнца, исчерпывает свое ядерное топливо, она больше не может производить достаточно энергии, чтобы удерживать баланс внутренней силы гравитации. Ядро взрывается, плотность повышается, а гравитация становится настолько сильной, что даже свет не может от нее уйти. В результате образуется черная дыра, сравнимая с большой звездой.
Сверхмассивные черные дыры, которые в миллионы или миллиарды раз тяжелее, формируются каким-то неизвестным образом. В любом случае, они тоже являются результатом гравитационного коллапса, будь то огромная суперзвезда, появившаяся в первые дни мироздания, огромное облако газа в сердце первобытной галактики или какой-либо другой феномен.
Формирование белой дыры также подразумевает нечто похожее на гравитационный взрыв, однако пока не ясно, как именно они возникают. Один из вариантов, белые дыры могут быть «приклеены» к черным. С этой точки зрения, черная и белая дыры являются двумя сторонами одного объекта, соединенные кротовой норой (как во многих научно-фантастических рассказах). К сожалению, этот вариант не решает одной проблемы: согласно теории, если материя попадет в кротовую нору, это приведет к ее краху, в результате чего проход между черной и белой дырами закроется. (Технически, можно создать стабильную червоточину, если существует «экзотическое вещество» с отрицательной энергии, однако это вещество пока не найдено).
Итак, мы пришли к выводу, что в нашей Вселенной множество черных дыр, но нет белых. Однако это не означает, что время ассиметрично. Общая теория относительности по-прежнему работает, но природа гравитационного коллапса такова, что время течет лишь в одном направлении. Это соответствует ситуации с космосом в целом.
Когда-то давно произошел Большой взрыв, в результате чего началось стремительное расширение, по-видимому, из одной точки. При этом все говорит против возможного существования Большого сжатия, восстановления всего существующего в одну единственную точку когда-то в далеком будущем. Если нынешние тенденции сохранятся (например, если темная энергия резко не поменяет своих свойств), Вселенная будет продолжать ускоренно расширяться. В этом случае, симметрия Вселенной явно отсутствует.
В чем-то Большой взрыв похож на белую дыру. Для всех наблюдателей он находится в прошлом, а частицы выходят наружу. Однако у него не было горизонта событий (а это значит, что мы имеем дело с «голой сингулярностью», что звучит гораздо более странно, чем это есть на самом деле). Несмотря на это, он все же напоминает гравитационный коллапс в обратном направлении. Только потому, что уравнения общей теории относительности позволяют предсказать белые дыры, большие сжатия и кротовые норы, это не означает, что они действительно существуют. Асимметрия времени гравитации не присуща, однако она возникает из особенностей поведения материи и энергии. Физикам еще предстоит это узнать.
