Ce sunt găurile albe și de ce sunt mai ciudate decât cele negre?
Cei mai mulți oameni sunt familiarizați cu conceptul de gaură neagră: o „gaură” sau o deformare extremă în spațiu și timp care devorează la nesfârșit orice materie din apropierea ei.
Nici măcar lumina nu poate scăpa de influența gravitațională inexorabilă a unei găuri negre, ceea ce înseamnă că aceste evenimente spațio-temporale sunt complet întunecate și pot fi observate doar prin efectul lor asupra materiei înconjurătoare.
Aceeași teorie care a prezis existența găurilor negre prezice și existența găurilor albe, opusul găurilor negre din aproape toate punctele de vedere. În timp ce găurile negre sunt un absorbant nesfârșit de materie și energie, găurile albe (ipotetic) aruncă fără încetare energie în univers. Și din moment ce nimic nu poate scăpa dintr-o gaură neagră, nimic nu ar trebui să poată intra într-o gaură albă.
În timp ce găurile negre sunt greu de observat din cauza lipsei lor de emisii, găurile albe ar trebui să fie fântâni strălucitoare de radiații și, cel puțin teoretic, ar trebui să fie greu de ratat. Cu toate acestea, până în prezent, astronomii nu au reușit să găsească niciuna.
Dar acest lucru nu i-a împiedicat pe mulți fizicieni, cum ar fi fizicianul italian Carlo Rovelli, să susțină existența lor.
Acest lucru nu ar trebui să fie prea surprinzător. La urma urmei, relativitatea generală are un istoric bun în ceea ce privește prezicerea teoretică a unor aspecte ale universului cu mult înainte ca acestea să fie descoperite, inclusiv găurile negre, undele gravitaționale și deviația luminii cunoscută sub numele de lentilă gravitațională (care este folosită de instrumente precum telescopul spațial James Webb pentru a vedea obiecte din universul timpuriu).
Cu toate acestea, găurile albe se încăpățânează să rămână o predicție neîmplinită a relativității generale.
Citește și: Eclipsa de Soare din 29 mai 1919 care a confirmat teoria relativității generale a lui Einstein
Cum prezice teoria relativității generale găurile albe
Nu poți explica găurile albe fără să iei în calcul teoria lui Albert Einstein despre gravitație, relativitatea generală.
Relativitatea generală a fost prezentată pentru prima dată comunității de fizicieni în 1915 ca teoria geometrică a gravitației a lui Einstein și a provocat o mare vâlvă în lumea științifică.
Până atunci, cea mai bună descriere a gravitației a fost cea a lui Isaac Newton, care încă funcționează foarte bine la scară mică, dar care a avut întotdeauna deficiențe considerabile atunci când a trebuit să explice fizica la scară mare.
Diferența majoră dintre formularea gravitației lui Einstein și cea a lui Newton era că, în timp ce acesta din urmă vedea spațiul și timpul ca pe niște etape pe care se desfășurau evenimentele din univers, relativitatea generală presupunea că entitatea unitară cvadridimensională a „spațiu-timpului” este un actor activ în această producție cosmică, conform popularmechanics.com.
Acest lucru se datorează faptului că relativitatea generală sugerează că, atunci când un obiect cu masă se află în spațiu-timp, acesta provoacă deformarea structurii sale. Cu cât obiectul este mai masiv, cu atât mai mare este deformarea pe care o provoacă în spațiu-timp, iar gravitația rezultă din această deformare.
Acest lucru explică de ce Soarele are o influență gravitațională mai mare decât Pământul: deformarea spațiu-timpului este extremă. Această deformare indică apoi energiei și materiei cum ar trebui să se deplaseze în spațiu.
După cum a spus în mod ingenios fizicianul teoretician John Wheeler: „Materia îi spune spațiului cum să se curbeze, iar spațiul îi spune materiei cum să se miște”.
La doar un an de la introducerea relativității generale, spre surprinderea lui Einstein, fizicianul și astronomul Karl Schwarzschild a găsit o soluție la ecuațiile de câmp complexe care o definesc.
În această soluție se afla singularitatea care reprezintă inima unei găuri negre, ceea ce face ca această evoluție să reprezinte nașterea teoretică a conceptului de gaură neagră.
În 1960, matematicianul Martin David Kruskal a extins soluția Shwartzschild pentru a lua în considerare o versiune a spațiu-timpului care nu are margini, creând ceea ce a devenit cunoscut sub numele de Versiunea maximală extinsă a metricii Schwarzschild.
Aceasta a inclus crearea unei „reflexii” a singularității din inima unei găuri negre – interiorul unei găuri albe – deși cosmologul sovietic Ivor Novikov a fost cel care a realizat semnificația acestui lucru patru ani mai târziu, în 1964.
Citește și: De ce găurile negre, „marii prădători ai Universului”, au această denumire?
Ce este, mai exact, o gaură albă?
Foarte simplu, o gaură albă ar putea fi considerată o gaură neagră care merge înapoi în timp. Găurile albe ar avea unele lucruri în comun cu găurile negre: ar avea caracteristicile de masă, moment unghiular sau „spin” și sarcină electrică.
NASA Goddard Space Flight Center CC BY 2.0 DEED
La fel ca găurile negre, deoarece au masă, găurile albe ar atrage materia spre ele, cel puțin la început. Diferența constă în faptul că, atunci când materia și lumina trec de orizontul evenimentelor – punctul în care gravitația este atât de puternică, încât viteza de evadare depășește viteza luminii dintr-o gaură neagră, nu vor putea niciodată să ajungă la „orizontul anti-eveniment” al găurii albe.
Este posibil ca materia care se apropie de orizontul anti-eveniment al unei găuri albe să fie îndepărtată cu o forță incredibilă.
Diferența majoră dintre găurile negre și găurile albe este formarea lor. Știm, datorită lucrărilor lui J. Robert Oppenheimer și ale colaboratorilor săi, că atunci când o stea masivă suferă un colaps gravitațional complet la sfârșitul vieții sale de ardere a combustibilului nuclear, straturile sale exterioare sunt aruncate în aer într-o explozie de supernovă, în timp ce miezul său se prăbușește pentru a da naștere unei găuri negre.
Jeturi de materie și energie
Conform teoriilor care le susțin, găurile albe au o singularitate, un punct în care legile fizicii, așa cum le cunoaștem astăzi, încetează să se mai aplice la fel ca în cazul găurilor negre. În jurul acestei singularități, ar exista o limită teoretică cunoscută sub numele de orizontul evenimentelor, dar, spre deosebire de găurile negre, acest orizont ar împiedica materia sau lumina să pătrundă.
De asemenea, se crede că găurile albe sunt asociate cu jeturi de materie și energie propulsate la viteze apropiate de cea a luminii. Dacă va fi observat, acest fenomen ar putea oferi un indiciu valoros despre existența lor.
Implicațiile găurilor albe
Posibila existență a găurilor albe ridică întrebări care continuă să stârnească curiozitatea comunității științifice cu privire la structura și evoluția universului. Într-adevăr, studiul găurilor albe ar putea ajuta la rezolvarea unora dintre cele mai enigmatice probleme din cosmologie, cum ar fi cele referitoare la natura materiei întunecate, a energiei întunecate sau chiar a singularităților gravitaționale – puncte în care legile fizicii, așa cum le cunoaștem, încetează să se mai aplice.
Explorând aceste obiecte cerești ipotetice, oamenii de știință ar putea face, de asemenea, descoperiri neașteptate despre formarea universului, condițiile inițiale ale Big Bang-ului și chiar modul în care spațiul și timpul s-ar putea comporta în circumstanțe inimaginabile până acum.
Deși găurile albe rămân o noțiune în mare parte teoretică, studiul lor stimulează imaginația colectivă și împinge și mai departe frontierele științei. Din aceeași perspectivă, posibilitatea existenței lor ne reamintește de complexitatea extraordinară a cosmosului.