Valge auk on hüpoteetiline astronoomiline objekt, mis esindab musta augu vastandit. Kuigi mustal augul on nii tugev gravitatsiooniline tõmme, et miski, isegi mitte valgus, ei pääse selle sündmuste horisondist välja, oleks valge auk punkt, kust mateeria ja valgus ei saaks kunagi siseneda, vaid ainult väljuda. Valgete aukude olemasolu on puhtteoreetiline ja teadus pole seda veel tõestanud. Selles artiklis uurime valgete aukude teooria ajalugu, arutame nende tekke taga olevaid peamisi ideid ja uurime rolli, mida nad universumis mängida võivad.
Augu teooria päritolu: uurige, kes selle seletuse eest vastutas.
Musta augu teooria pakkus esmakordselt välja saksa füüsik Karl Schwarzschild 1916. aastal Einsteini väljavõrrandite lahendusena. Schwarzschild töötas välja matemaatilise mudeli, mis kirjeldab massiivse objekti struktuuri, millel on äärmiselt tugev gravitatsiooniväli, mis on võimeline püüdma kinni isegi valgust.
See revolutsiooniline idee sillutas teed mustade aukude ja nende ainulaadsete omaduste edasistele uuringutele. Schwarzschildi teooriale tuginedes panustasid teised teadlased, nagu Albert Einstein, Stephen Hawking ja Roger Penrose, oluliselt mustade aukude ja nende mõju mõistmisse universumis.
Mustad augud on aegruumi piirkonnad, kus gravitatsioon on nii intensiivne, et miski, isegi mitte valgus, ei pääse nende tõmbejõu eest. Need intrigeerivad kosmilised objektid tekivad massiivsete tähtede kokkuvarisemisel, mis suruvad kogu oma massi kokku lõpmata tihedaks punktiks, mida tuntakse singulaarsusena.
Lisaks mustadele aukudele on olemas ka teine teoreetiline üksus, mida nimetatakse valge aukSamal ajal kui mustad augud neelavad kogu enda ümber oleva aine ja energia, on valged augud vastupidised – nad kiirgavad pidevalt ainet ja energiat.
Kuigi valgeid auke pole veel otseselt vaadeldud, on need Einsteini üldrelatiivsusteooria tagajärg ning teoreetiliste füüsikute uurimis- ja spekulatsiooniobjekt. Valgete aukude olemasolu tekitab põnevaid küsimusi aegruumi olemuse ja seni tundmatute nähtuste võimalikkuse kohta universumis.
Ussiaugu teooria autorlus: avastage, kes selle lõi.
Ussiaukude teooria pakkusid välja Albert Einstein ja Nathan Rosen 1935. aastal. See revolutsiooniline teooria tekkis Einsteini üldrelatiivsusteooria võrranditest, mis kirjeldavad gravitatsiooni toimimist universumis.
Teooria kohaselt on ussiauk hüpoteetiline sild kahe erineva punkti vahel aegruumis. See kosmilise "otsetee" idee on aastate jooksul köitnud paljude teadlaste ja ulmehuviliste kujutlusvõimet.
Kuigi ussiauke pole veel eksperimentaalselt täheldatud, on need teadusringkondades jätkuvalt uurimise ja spekulatsioonide objektiks. Nende ruumiliste tunnelite kaudu reisimise võimalus on paelunud terveid teadlaste ja uudishimulike hingi põlvkondi.
Lühidalt öeldes omistatakse ussiaugu teooria autorsusele Albert Einstein ja Nathan Rosen, kaks 20. sajandi füüsika suurimat nime.
Kas on võimalik, et musta augu vastas on objekt?
Mustad augud on universumi üks põnevamaid nähtusi, mis on tuntud oma intensiivse gravitatsiooni poolest, mis imeb endasse kõike ümbritsevat, sealhulgas valgust. Aga kas on olemas objekt, mis on musta augu vastand? Valge augu teooria väidab nii.
Valged augud on hüpoteetilised taevakehad, mis aine neelamise asemel plahvatuslikult ainet ja energiat kiirgaksid. Teooria kohaselt oleksid valged augud mustade aukude vastandid, väljutades kõik endasse imetud.
Kuigi meil puuduvad endiselt konkreetsed tõendid valgete aukude olemasolu kohta, esindavad nad huvitavat teoreetilist spekulatsiooni, mis seab kahtluse alla meie arusaama universumist. Valge augu teke tuleneks protsessist, mis on vastupidine musta augu tekitavale gravitatsioonilisele kokkuvarisemisele, mille tulemuseks on aegruumi piirkond, kust aine pidevalt välja paiskub.
Lühidalt öeldes pakub valge augu teooria välja võimaluse, et eksisteerib objekt, mis on mustade aukude vastand, kiirgades ainet ja energiat, selle asemel et neid neelata. Kuigi meil puuduvad endiselt konkreetsed tõendid nende olemasolu kohta, on valged augud põnev spekulatsioon, mis avardab meie arusaama kosmosest.
Ussiaukude teke: mõistke nende salapäraste käikude loomise protsessi.
Ussiaugud on põnevad nähtused, mis on teadlasi ja ulmehuvilisi paelunud aastakümneid. Neid salapäraseid aegruumi läbipääse peetakse teoreetiliselt potentsiaalseteks ühendusteks kahe kauge punkti vahel universumis, võimaldades hetkega ühest kohast teise reisida.
Teooria kohaselt tekivad ussiaugud aegruumi moonutustest, mille põhjustab suur hulk energiat. Seda energiat võiks genereerida eksootiline negatiivse tihedusega aine, millel on omadused, mis on võimelised aegruumi ebatavalistel viisidel painutama.
Ussiaugu loomiseks oleks vaja seda eksootilist ainet kontrollitud viisil manipuleerida, luues omamoodi "tunneli", mis ühendab kahte kauget punkti. Praeguseks pole meil aga mingeid konkreetseid tõendeid ussiaukude olemasolu kohta looduses.
Kuigi ussiaukude idee on endiselt suuresti teoreetiline kontseptsioon, on see inspireerinud lugematuid ulmeteoseid, õhutades paljude kujutlusvõimet tähtedevahelise reisimise võimaluste osas. Kui me suudame ühel päeval mõista ja omandada ussiaukude loomiseks ja kasutamiseks vajaliku tehnoloogia, avaks see ukse uute maailmade ja galaktikate uurimisele.
Valge auk: ajalugu, teooria ja kuidas see moodustub
O valge auk on aegruumi singulaarsus, mis kuulub üldrelatiivsusteooria võrrandite täpsete lahendite hulka. Neil singulaarsustel on nn silmapiir sündmused. See tähendab barjääri olemasolu, nii et miski ei saa valgest august välja pääseda. Teoreetiliselt on valge auk singulaarsus, mis ulatub ajas tagasi.
Praegu pole keegi suutnud ühtegi sellist nähtust jälgida. Kuid me võlgneme oma eksistentsi kõige erilisemale: 13,8 miljardi aasta tagust Suurt Pauku võib pidada sündmuseks, mille põhjustas ülimassiivne valge auk.
Üldrelatiivsusteooria kohaselt võib aegruumi deformeerida kiirenduse mõju või massiivsete objektide olemasolu. See on sama teooria, mis ennustas mustade aukude olemasolu, mille vasteteks oleksid valged augud. Seetõttu peetakse nende olemasolu sama võimalikuks.
Nüüd, aegruumi singulaarsuse tekkeks on vaja mingit füüsikalist mehhanismi. Mustade aukude puhul on teadaolevalt põhjuseks ülimassiivse tähe gravitatsiooniline kokkuvarisemine.
Kuid füüsiline mehhanism, mis võiks moodustada valge augu sarnase singulaarsuse, on siiani teadmata. Kuigi loomulikult on tekkinud kandidaate, mis võiksid selle võimaliku tekke selgitada, nagu me peagi näeme.
Mustade ja valgete aukude erinevused
Paljud teadaolevad mustad augud on sissepoole kokkuvarisemise läbinud ülihiiglase jäänused.
Kui see juhtub, suurenevad gravitatsioonijõud sedavõrd, et miski lähedale jõudes ei pääse nende mõju eest, isegi mitte valgus.
Seepärast on mustad augud võimelised neelama kõik, mis neisse satub. Seevastu valgesse auku ei pääseks miski; kõik tõukuks sealt eemale või tõukuks end sealt eemale.
Kas sellise objekti olemasolu on võimalik? Lõppude lõpuks jäid mustad augud pikka aega Einsteini väljavõrrandite matemaatiliseks lahenduseks, kuni need tänu gravitatsiooni- ja kiirgusefektidele keskkonnas avastati ja hiljuti pildistati.
Selle asemel on valged augud kosmoloogide eest endiselt varjatud, kui need tegelikult eksisteerivad.
Selle avastamise ajalugu
Valgete aukude olemasolu teooria põhines saksa füüsiku Karl Schwarzschildi (1873–1916) töödel, kes oli esimene, kes leidis täpse lahenduse Albert Einsteini relativistlikele väljavõrranditele.
Selleks töötas ta välja sfäärilise sümmeetriaga mudeli, mille lahenditel on unikaalsed singulaarsused, mis on täpselt mustad augud ja nende valged vasted.
Schwarzschildi töö polnud eriti populaarne, võib-olla seetõttu, et see avaldati Esimese maailmasõja ajal. Kahel füüsikul kulus 1960. aastatel mitu aastat, et seda iseseisvalt uuesti läbi vaadata.
1965. aastal analüüsisid matemaatikud Igor Novikov ja Yuval Ne'eman Schwarzschildi lahendeid, kuid kasutades teistsugust koordinaatsüsteemi.
Sel ajal polnud terminit "valge auk" veel kasutusele võetud. Tegelikult tunti neid kui "mahajäävaid tuumasid" ja peeti ebastabiilseks.
Kuna tegemist on mustade aukude vastetega, püüdsid teadlased leida füüsilist objekti, mille olemus oleks kooskõlas valgete aukude jaoks ennustatuga.
Kvasarid ja valged augud
Teadlased usuvad, et on leidnud kvasarid, universumi eredaimad objektid. Nad kiirgavad intensiivset kiirgusvoogu, mida on võimalik raadioteleskoopidega tuvastada, just nagu valge auk peakski.
Kvasarite energiale anti lõpuks siiski elujõulisem seletus, mis seostati galaktikate keskpunktides asuvate mustade aukudega. Ja nii hakati valgeid auke taas abstraktseteks matemaatilisteks üksusteks pidama.
Seega, kuigi valged augud on teada, on neile pööratud palju vähem tähelepanu kui mustadele aukudele. See ei tulene mitte ainult nende ebastabiilsusest, mis seab kahtluse alla nende tegeliku olemasolu, vaid ka sellest, et nende võimaliku päritolu kohta puuduvad mõistlikud hüpoteesid.
Vastupidi, mustad augud tekivad tähtede gravitatsioonilisest kokkuvarisemisest, mis on hästi dokumenteeritud füüsiline nähtus.
Valge augu võimalik avastamine
On teadlasi, kes on veendunud, et nad on lõpuks tuvastanud valge augu nähtuse nimega GRB 060614, mis leidis aset 2006. aastal. Seda nähtust on pakutud välja kui esimest dokumenteeritud valge augu esinemist.
GRB 060614 oli gammakiirguse purse, mille Neil Gehrelsi Swifti observatoorium tuvastas 14. juunil 2006. Sellel olid omapärased omadused. See seadis kahtluse alla varasema teadusliku konsensuse gammakiirguse pursete ja mustade aukude päritolu kohta.
Suur Pauk, mida mõned peavad ülimassiivseks valgeks auguks, võis omakorda olla meie vanemauniversumis asuva tundmatu galaktika südames asuva ülimassiivse musta augu tagajärg.
Üks valge augu vaatlemise raskusi on see, et kogu aine väljub sellest ühe impulsiga. Seega puudub valgetel aukudel vaatlemiseks vajalik järjepidevus, kuid mustadel aukudel on piisavalt püsivust, et neid näha.
teooria
Einstein postuleerib, et mass, aeg ja pikkus sõltuvad suuresti tugisüsteemi kiirusest, milles neid mõõdetakse.
Lisaks peetakse aega teiseks muutujaks, millel on sama tähendus kui ruumilistel muutujatel. Seega nimetatakse aegruumi üksuseks, milles toimuvad kõik sündmused.
Aine suhtleb aegruumi struktuuriga ja muudab seda. Einstein kirjeldab seda kümne tensorvõrrandi abil, mida tuntakse väljavõrranditena.
Mõned olulised mõisted relatiivsusteoorias
Os pingutid on matemaatilised üksused, mis võimaldavad meil käsitleda ajalist muutujat samal tasandil ruumiliste muutujatega. Jõu, kiiruse ja kiirendusena tuntud vektorid on osa sellest laiendatud matemaatiliste üksuste komplektist.
Einsteini võrrandite matemaatiline aspekt hõlmab ka selliseid mõisteid nagu meetrika , mis on kahe lõpmatult lähedaste sündmuste vaheline kaugus ruumis ja ajas.
Kaks punkti aegruumis on osa kõverast, mida nimetatakse geodeetiline Neid punkte ühendab aegruumi kaugus. Seda aegruumi kujutist on näha järgmisel joonisel:
Koonuse kuju määrab valguse kiirus c , mis on kõigis taustsüsteemides konstant. Kõik sündmused peavad toimuma koonuste sees. Kui sündmusi toimub ka väljaspool neid, pole seda võimalik teada, sest informatsiooni tajumiseks peab see liikuma kiiremini kui valgus.
Einsteini väljavõrrandid tunnistavad lahendit kahe singulaarsusega tühjas (st massita) piirkonnas. Üks neist singulaarsustest on must auk ja teine on valge auk. Mõlema jaoks on olemas sündmuste horisont, mis on lõpliku raadiusega sfääriline piir, mis ümbritseb singulaarsust.
Mustade aukude puhul ei saa sellest piirkonnast lahkuda miski, isegi mitte valgus. Valgete aukude puhul on sündmuste horisont barjäär, millest miski ei pääse läbi. Musta augu lahendus vaakumis asub tulevases valguskoonuses, valge augu lahendus aga valguskoonuse minevikupiirkonnas.
Einsteini võrrandite lahendid, mis sisaldavad reaalset musta auku, nõuavad mateeria olemasolu ja sel juhul kaob valget auku sisaldav lahend. Seega järeldub sellest, et matemaatilise lahendina, aineta singulaarsete lahendite teoorias, eksisteerivad valged augud. Kuid see ei kehti siis, kui Einsteini võrranditesse on kaasatud mateeria.
Kuidas tekib valge auk?
2014. aastal pakkusid teoreetilise füüsiku Carlo Rovelli ja tema meeskond Aix-Marseille'i ülikoolis Prantsusmaal välja, et valged augud võivad tekkida musta augu surmast.
70. aastatel arvutas mustade aukude juhtiv ekspert Stephen Hawking, et must auk kaotab massi Hawkingi kiirguse eraldumise tõttu.
Rovelli ja tema meeskonna arvutused näitavad, et see musta augu kiirguse kadumisest tingitud kokkutõmbumine võib oma viimases faasis põhjustada taastumise, mis viib valge augu tekkeni.
Kuid Rovelli arvutused näitavad ka seda, et Päikese massiga võrdse musta augu korral kuluks valge augu tekkeks praeguse universumi vanuse juures ligikaudu neli korda kauem aega.
Valged augud ja tumeaine
Üks sekund pärast Suurt Pauku võivad kiiresti paisuva Universumi tiheduse kõikumised tekitada ürgseid musti auke (ilma et oleks vaja tähtede kokkuvarisemist).
Need ürgsed mustad augud on palju väiksemad kui tähekujulised ja võivad universumi eluea jooksul aurustuda, et anda teed valgele augule.
Mikroskoopilised valged augud võivad olla väga suured. Näiteks tolmukübeme suurune auk võib olla suurema massiga kui Kuu.
Isegi Rovelli meeskond pakub välja, et need mikroskoopilised valged augud võiksid seletada tumeainet, mis on veel üks olulisemaid kosmoloogilisi saladusi.
Mikroskoopilised valged augud ei kiirga ja kuna nad on lainepikkusest lühemad, muutuvad nad nähtamatuks. See võib olla veel üks põhjus, miks neid pole veel avastatud.
Viited
- Battersby, S. 2010. Igavesed mustad augud on viimane kosmiline turvapaik. Välja otsitud aadressilt: newscientist.com.
- Choi, C. 2018. Valged augud võivad olla salapärase tumeaine salajane koostisosa. Välja otsitud aadressilt: space.com.
- Fraser, C. 2015. Mis on valged augud? Välja otsitud aadressilt: phys.org.
- Mestres, Karen. 2015. Mis on valge auk? Välja otsitud aadressilt curious.astro.cornell.edu.
- Wikiwand Valge auk. Välja otsitud aadressilt: wikiwand.com