- ความแตกต่างระหว่างหลุมดำและหลุมขาว
- ประวัติการค้นพบ
- ควาซาร์และหลุมขาว
- การค้นพบหลุมสีขาวที่เป็นไปได้
- ทฤษฎี
- แนวคิดที่สำคัญบางประการในทฤษฎีสัมพัทธภาพ
- หลุมสีขาวเกิดขึ้นได้อย่างไร?
- หลุมขาวและสสารมืด
- อ้างอิง
หลุมขาวเป็นความแปลกประหลาดของพื้นที่ - เวลาที่อยู่ในการแก้ปัญหาที่แท้จริงของสมมพัทธภาพทั่วไป เอกพจน์เหล่านี้มีสิ่งที่เรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ นั่นหมายถึงการมีสิ่งกีดขวางซึ่งในหลุมสีขาวไม่มีสิ่งใดสามารถทะลุออกมาจากภายนอกได้ ตามทฤษฎีแล้วหลุมสีขาวคือความเป็นเอกฐานที่เกิดขึ้นในอดีต
ในขณะนี้ไม่มีใครสามารถสังเกตเห็นได้ แต่เป็นไปได้ว่าเราเป็นหนี้การดำรงอยู่ของเราที่พิเศษที่สุด: บิ๊กแบงเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อนถือได้ว่าเป็นเหตุการณ์ที่เกิดจากหลุมสีขาวมวลมหาศาล
มวลขนาดใหญ่เช่นดาวเคราะห์สามารถทำให้อวกาศ - เวลาแปรปรวนได้ ที่มา: Mysid
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปพิจารณาว่าเวลา - อวกาศสามารถเปลี่ยนรูปได้โดยผลของความเร่งหรือโดยการปรากฏตัวของวัตถุขนาดใหญ่ เป็นทฤษฎีเดียวกับที่ทำนายการมีอยู่ของหลุมดำซึ่งหลุมสีขาวจะเป็นคู่กัน ดังนั้นการดำรงอยู่ของสิ่งเหล่านี้จึงถือว่าเป็นไปได้อย่างเท่าเทียมกัน
ตอนนี้ในการสร้างเอกฐานเวลาอวกาศจำเป็นต้องมีกลไกทางกายภาพบางอย่าง ในกรณีของหลุมดำสาเหตุเป็นที่ทราบกันดีว่าเกิดจากการยุบตัวของดาวฤกษ์มวลมหาศาล
แต่กลไกทางกายภาพที่อาจก่อให้เกิดความเป็นเอกฐานสีขาวเหมือนหลุมนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แม้ว่าผู้สมัครจะออกมาอธิบายการฝึกอบรมที่เป็นไปได้อย่างแน่นอน แต่จะได้เห็นในไม่ช้า
ความแตกต่างระหว่างหลุมดำและหลุมขาว
หลุมดำที่เป็นที่รู้จักหลายแห่งเป็นเศษซากของดาวยักษ์ที่ประสบกับการล่มสลายภายใน
เมื่อเป็นเช่นนั้นแรงโน้มถ่วงจะเพิ่มขึ้นจนถึงระดับที่ไม่มีสิ่งใดที่เข้าใกล้จะสามารถรอดพ้นอิทธิพลของมันได้แม้แต่แสง
นั่นคือเหตุผลที่หลุมดำสามารถกลืนกินทุกสิ่งที่ตกลงไปในนั้นได้ ในทางตรงกันข้ามไม่มีสิ่งใดสามารถเข้าไปในหลุมสีขาวได้ทุกอย่างจะถูกปฏิเสธหรือขับไล่จากมัน
การดำรงอยู่ของวัตถุดังกล่าวเป็นไปได้หรือไม่? อย่างไรก็ตามหลุมดำยังคงเป็นวิธีแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ของสมการภาคสนามของไอน์สไตน์เป็นเวลานานจนกว่าจะตรวจพบได้เนื่องจากผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงและรังสีที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมและถ่ายภาพเมื่อเร็ว ๆ นี้
ในทางตรงกันข้ามหลุมสีขาวยังคงซ่อนอยู่จากนักจักรวาลวิทยาหากมีอยู่จริง
ประวัติการค้นพบ
ทฤษฎีการมีอยู่ของหลุมขาวเริ่มต้นจากผลงานของ Karl Schwarzschild (1873-1916) นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันและเป็นคนแรกที่หาคำตอบที่แน่นอนสำหรับสมการเชิงสัมพันธ์ของ Albert Einstein
ในการทำเช่นนี้เขาได้พัฒนาแบบจำลองที่มีสมมาตรทรงกลมซึ่งคำตอบมีลักษณะเอกพจน์ซึ่งเป็นหลุมดำที่แม่นยำและคู่สีขาว
งานของ Schwarzschild ไม่ได้รับความนิยมอย่างแน่นอนบางทีอาจได้รับการตีพิมพ์ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง นักฟิสิกส์สองคนใช้เวลาสองสามปีในการพัฒนาอย่างเป็นอิสระในปี 1960
ในปี 1965 นักคณิตศาสตร์ Igor Novikov และ Yuval Ne'eman ได้วิเคราะห์โซลูชัน Schwarzschild แต่ใช้ระบบพิกัดที่แตกต่างกัน
ในเวลานั้นคำว่าหลุมสีขาวยังไม่ได้รับการบัญญัติศัพท์ ในความเป็นจริงพวกมันรู้จักกันในชื่อ "นิวเคลียสที่ล้าหลัง" และถือว่าไม่เสถียร
อย่างไรก็ตามในฐานะที่เป็นคู่ของหลุมดำนักวิจัยพยายามค้นหาวัตถุทางกายภาพที่มีลักษณะเข้ากันได้กับที่คาดการณ์ไว้สำหรับหลุมสีขาว
ควาซาร์และหลุมขาว
นักวิจัยเชื่อว่าพวกมันพบในควาซาร์ซึ่งเป็นวัตถุที่สว่างที่สุดในจักรวาล สิ่งเหล่านี้ปล่อยรังสีที่เข้มข้นซึ่งตรวจจับได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุเช่นเดียวกับหลุมสีขาวที่ควรจะเป็น
อย่างไรก็ตามพลังงานของควาซาร์ในที่สุดก็ได้รับคำอธิบายที่เป็นไปได้มากขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับหลุมดำที่ใจกลางกาแลคซี และหลุมสีขาวก็เป็นเอนทิตีทางคณิตศาสตร์นามธรรมอีกครั้ง
แม้ว่าจะเป็นที่รู้จักกัน แต่หลุมขาวก็ได้รับความสนใจน้อยกว่าหลุมดำมาก นี่เป็นเพราะไม่เพียง แต่เชื่อว่าพวกเขาไม่แน่นอนซึ่งทำให้เกิดข้อสงสัยในการดำรงอยู่ของพวกเขาเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะไม่มีสมมติฐานที่สมเหตุสมผลเกี่ยวกับที่มาที่เป็นไปได้
ในทางตรงกันข้ามหลุมดำเกิดขึ้นจากการล่มสลายของดวงดาวซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ได้รับการบันทึกไว้เป็นอย่างดี
การค้นพบหลุมสีขาวที่เป็นไปได้
นักวิจัยเชื่อว่าในที่สุดพวกเขาก็ตรวจพบหลุมสีขาวในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า GRB 060614 ซึ่งเกิดขึ้นในปี 2549 ปรากฏการณ์นี้ได้รับการเสนอให้เป็นลักษณะที่บันทึกไว้เป็นครั้งแรกของหลุมสีขาว
GRB 060614 เป็นการระเบิดรังสีแกมมาที่ตรวจพบโดย Swift Observatory ของ Neil Gehrels เมื่อวันที่ 14 มิถุนายน 2549 โดยมีคุณสมบัติแปลกประหลาด มันท้าทายฉันทามติทางวิทยาศาสตร์ที่มีก่อนหน้านี้เกี่ยวกับต้นกำเนิดของการระเบิดของรังสีแกมมาและหลุมดำ
บิ๊กแบงซึ่งบางคนเชื่อว่าเป็นหลุมสีขาวมวลมหาศาลในทางกลับกันอาจเป็นผลมาจากหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีที่ไม่รู้จักซึ่งตั้งอยู่ในจักรวาลแม่ของเรา
ความยากอย่างหนึ่งในการสังเกตหลุมสีขาวคือสสารทั้งหมดจะถูกขับออกจากมันในจังหวะเดียว ดังนั้นหลุมสีขาวจึงขาดความต่อเนื่องที่จำเป็นในการสังเกตในขณะที่หลุมดำมีความคงทนเพียงพอที่จะมองเห็นได้
ทฤษฎี
ไอน์สไตน์ตั้งสมมติฐานว่ามวลเวลาและความยาวขึ้นอยู่กับความเร็วของกรอบอ้างอิงที่จะทำการวัด
นอกจากนี้เวลายังถือเป็นอีกหนึ่งตัวแปรที่มีความสำคัญเช่นเดียวกับตัวแปรเชิงพื้นที่ ดังนั้น space-time จึงถูกพูดถึงเป็นเอนทิตีที่เหตุการณ์ใด ๆ และเหตุการณ์ทั้งหมดเกิดขึ้น
สสารโต้ตอบกับโครงสร้างของเวลาอวกาศและปรับเปลี่ยน ไอน์สไตน์อธิบายว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรด้วยชุดสมการเทนเซอร์ 10 สมการหรือที่เรียกว่าสมการสนาม
แนวคิดที่สำคัญบางประการในทฤษฎีสัมพัทธภาพ
Tensors เป็นเอนทิตีทางคณิตศาสตร์ที่อนุญาตให้พิจารณาตัวแปรชั่วคราวในระดับเดียวกับตัวแปรเชิงพื้นที่ เวกเตอร์ที่รู้จักกันดีเช่นแรงความเร็วและความเร่งเป็นส่วนหนึ่งของชุดเอนทิตีทางคณิตศาสตร์ที่ขยายออกไปนี้
แง่มุมทางคณิตศาสตร์ของสมการของไอน์สไตน์ยังเกี่ยวข้องกับแนวคิดเช่นเมตริกซึ่งเป็นระยะทางทั้งในอวกาศและเวลาที่แยกเหตุการณ์สองเหตุการณ์ที่ใกล้เข้ามาอย่างไม่สิ้นสุด
สองจุดในกาลอวกาศเป็นส่วนหนึ่งของเส้นโค้งที่เรียกว่า geodesic จุดเหล่านี้รวมกันเป็นระยะทางอวกาศ - เวลา การแสดงเวลาอวกาศดังกล่าวสังเกตได้ในรูปต่อไปนี้:
รูปร่างของกรวยถูกกำหนดโดยความเร็วแสง c ซึ่งเป็นค่าคงที่ในกรอบอ้างอิงทั้งหมด เหตุการณ์ทั้งหมดจะต้องเกิดขึ้นภายในกรวย หากมีเหตุการณ์ภายนอกพวกเขาไม่มีทางรู้เพราะข้อมูลควรเดินทางเร็วกว่าแสงที่จะรับรู้
สมการสนามของไอน์สไตน์ยอมรับการแก้ปัญหาที่มีค่าเอกฐานสองค่าในพื้นที่ว่าง (นั่นคือไม่มีมวล) หนึ่งในเอกพจน์เหล่านั้นคือหลุมดำและอีกหลุมหนึ่งคือหลุมสีขาว สำหรับทั้งสองมีขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งเป็นขอบเขตทรงกลมของรัศมี จำกัด ที่ล้อมรอบเอกฐาน
ในกรณีของหลุมดำไม่มีอะไรไม่มีแม้แต่แสงก็สามารถออกไปจากภูมิภาคนี้ได้ และในหลุมสีขาวขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นอุปสรรคที่ไม่มีสิ่งใดสามารถทะลุผ่านจากภายนอกได้ สารละลายหลุมดำในสุญญากาศอยู่ในรูปกรวยแสงแห่งอนาคตในขณะที่สารละลายหลุมสีขาวอยู่ในบริเวณที่ผ่านมาของกรวยแสง
คำตอบของสมการของไอน์สไตน์ที่มีหลุมดำจริงจำเป็นต้องมีสสารอยู่และในกรณีนี้สารละลายที่มีหลุมสีขาวจะหายไป ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าเป็นวิธีการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ในทฤษฎีการแก้ปัญหาเอกพจน์โดยไม่มีสสารจะมีหลุมขาว แต่นี่ไม่ใช่กรณีที่สสารรวมอยู่ในสมการของไอน์สไตน์
หลุมสีขาวเกิดขึ้นได้อย่างไร?
ในปี 2014 คาร์โลโรเวลลีนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและทีมของเขาที่มหาวิทยาลัย Aix-Marseille ในฝรั่งเศสเสนอว่าหลุมขาวอาจเกิดขึ้นจากการตายของหลุมดำ
สตีเฟนฮอว์คิงผู้เชี่ยวชาญด้านหลุมดำในทศวรรษ 1970 ได้คำนวณว่าหลุมดำสูญเสียมวลไปจากการปล่อยรังสีฮอว์คิง
การคำนวณโดย Rovelli และทีมงานของเขาระบุว่าการหดตัวของการสูญเสียรังสีจากหลุมดำในขั้นตอนสุดท้ายอาจทำให้เกิดการตีกลับที่ทำให้เกิดหลุมสีขาว
แต่การคำนวณของ Rovelli ยังระบุด้วยว่าในกรณีของหลุมดำที่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์จะต้องใช้เวลาประมาณสี่ล้านล้านเท่าของอายุปัจจุบันของจักรวาลในการสร้างหลุมสีขาว
หลุมขาวและสสารมืด
หนึ่งวินาทีหลังจากบิ๊กแบงความผันผวนของความหนาแน่นในเอกภพที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วสามารถทำให้เกิดหลุมดำดึกดำบรรพ์ได้ (โดยไม่ต้องมีการยุบตัวของดาวฤกษ์)
หลุมดำดึกดำบรรพ์เหล่านี้มีจำนวนมากมีขนาดเล็กกว่าต้นกำเนิดของดาวฤกษ์จำนวนมากและสามารถระเหยออกไปจนตายเพื่อหลีกทางไปยังหลุมสีขาวในช่วงเวลาหนึ่งที่รวมอยู่ในชีวิตของจักรวาล
รูสีขาวขนาดเล็กสามารถมีขนาดใหญ่มาก ตัวอย่างเช่นฝุ่นละอองขนาดหนึ่งอาจมีมวลมากกว่าดวงจันทร์
ทีมงานของ Rovelli ยังชี้ให้เห็นว่าหลุมสีขาวขนาดเล็กเหล่านี้สามารถอธิบายสสารมืดซึ่งเป็นอีกหนึ่งความลึกลับทางจักรวาลที่สำคัญที่สุด
รูสีขาวขนาดเล็กจะไม่ปล่อยรังสี และเนื่องจากมีความยาวคลื่นน้อยกว่าหนึ่งความยาวคลื่นจึงทำให้มองไม่เห็น นี่อาจเป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่อธิบายได้ว่าเหตุใดจึงยังตรวจไม่พบ
อ้างอิง
- แบทเทอร์สบี, เอส. 2010 หลุมดำนิรันดร์คือสุดยอดของจักรวาลที่ปลอดภัย ดึงมาจาก: newscientist.com.
- Choi, C. 2018 White Holes อาจเป็นส่วนผสมลับในสสารมืดลึกลับ ดึงมาจาก: space.com.
- Fraser, C. 2015. white holes คืออะไร?. สืบค้นจาก: phys.org.
- อาจารย์กะเหรี่ยง 2558. ไวท์โฮลคืออะไร?. กู้คืนจาก wonder.astro.cornell.edu
- Wikiwand หลุมสีขาว ดึงมาจาก: wikiwand.com