Černé díry jsou stále velice záhadné, možná až děsivé, rodí se ve víru šílených explozí supernov a jejich pověst není právě nejlepší. Přesto je vědci studují a často o nich slýcháváme podivuhodné věci. Co jsou ale zač bílé díry? O těchto převelice fantaskních objektech se nedávno pro online magazín Universe Today zasnil Fraser Cain.
Kdo chce vědět něco o bílých dírách, měl by nejdřív znát černé díry. Pro čtenáře OSLA samozřejmě jen telegraficky. Černé díry jsou místa s natolik nahuštěnou hmotou a energií, že jejich gravitační pole nepustí ven vůbec nic, ani světlo. Uvnitř černé díry dřímá singularita, ve které nefungují běžné fyzikální zákony a teorie.
Plnohodnotný popis černých děr vyžaduje spoustu matematiky, ale podle převažujících názorů astrofyziků jsou reálné. Úplně jim zatím nerozumíme a kdo ví, jak vlastně fungují, předpovídají je ale některá řešení rovnic Einsteinovy obecné relativity a ve vesmíru nejspíš doopravdy existují. Černé díry hvězdných velikostí vznikají při výbuchu supernovy obzvláště hmotných hvězd, mnohem těžších než Slunce.
Co tedy jsou bílé díry? Objevují se tehdy, když astrofyzici matematicky zkoumají prostředí kolem černých děr a zároveň předpokládají, že uvnitř horizontu událostí není žádná hmota. Co se tak asi může stát, když singularita černé díry nezahrnuje žádnou hmotu? Těžko říct, bílé díry jsou zatím naprosto teoretické. Doposud jsme ve vesmíru nenašli nic, co bychom s velkou dávkou jistoty mohli považovat za bílou díru, a to je ve vesmíru k vidění skoro všechno, nač si vzpomeneme.
Pokud by bílé díry existovaly, a zatím tomu vlastně nic nenasvědčuje, tak rovnice předpovídají, že by se měly chovat opačně než černé díry. Černé díry hmotu pohlcují, bílé díry by ji měly chrlit ven. Do bílých děr by nemělo být možné se dostat, ale hmota i záření by z nich krásně mohli ven. Jako černé díry by i ty bílé měly mít tři základní vlastnosti: hmotnost, elektrický náboj a moment hybnosti. Vzhledem ke své hmotnosti působí na své okolí gravitací, ale objekty, které by bílá díra přitáhla, by se nemohly dostat až k horizontu událostí.
Podle rovnic, které stojí za bílými dírami, nemohou tyto podivuhodné objekty existovat, pokud se uvnitř jejich horizontu události ocitne sebenepatrnější kousek hmoty. Zatím neznáme žádný fyzikální proces, který by mohl bílou díru vytvořit. Problém je také v tom, že by bílé díry měly snižovat entropii a proto jsou na štíru s termodynamickými zákony. Myšlenka je to úchvatná, ale není divu, že v existenci bílých děr věří jen pár fyziků, určitě méně, než kolik lidí věří v jednorožce nebo šotky.
Singularita černé díry se možná překlopí do bílé díry kvantovým odrazem (jak předpovídají kvantoví smyčkaři), jenže jí to trvá miliardy let kvůli brutální dilataci času nesmírnou gravitací. Nebo taky nepřeklopí. Bílá díra taky možná vysvětlí Velký třesk, v němž se najednou objevila spousta hmoty a energie. Nebo nevysvětlí. Bílé díry jsou stále jenom matematické mámení, jaké obvykle nepřežije střet s realitou. Ale ve vesmíru nikdy neříkej nikdy.
Video: What Are White Holes?https://www.patreon.com/posts/what-are-white-3534112
Literatura
Universe Today 8. 10. 2015, Wikipedia (White hole)
Vznikl náš vesmír z černé hyperdíry?
Autor: Stanislav Mihulka (25.09.2013)
Mohou černé díry explodovat kvantovým odrazem?
Autor: Stanislav Mihulka (24.07.2014)
Zrození vesmíru ve 4D černé díře jako rozmarná letní story
Autor: Stanislav Mihulka (13.08.2014)
Diskuze:
Miňo Demovič,2015-10-18 22:38:18
Ak by mala existovat biela diera ako vyustenie ciernej diery, co potom ta dilatacia casu? Nestraca sa hmota v cernej diere tym, ze prakticky prestane existovat v case - jej cas sa spomali na nekonecno?
Re:
Martin Zikmund,2015-10-19 14:48:28
Úplně nekonečný ten čas nebude, navíc ta hmota za horizontem událostí není klasická hmota, ale něco velice exotického.
Teoreticky (pokud můžu posoudit), jestli je bílá díra druhým koncem černé díry, potom by hmota mohla přežít průchod, protože z jejího pohledu se díky rychlosti stane z černé díry, tedy koule, placka. Tohle mě napadá jako analogie k mionům, které by z většiny vůbec neměly dosáhnout zemského povrchu, ale díky jejich rychlosti se atmosféra zploští natolik, že ve skutečnosti překonávají jen zlomek vzdálenosti. Díky extrémní gravitaci černé díry to asi bude složitější a nemám ponětí, jak by tahle moje malá teorie obstála s reálnými čísly.
Vesmír jako bílá díra
Martin Zikmund,2015-10-16 16:01:46
Teorie, že Vesmír je ve skutečnosti vnitřkem bílé díry, mi přijde tak trochu vycucaná z prstu. Může vypadat elegantně a "vysvětlovat" řadu jevů, ale jen do doby, než se někdo začne zabývat podrobnostmi. Připomíná mi to teorii strun, která krásně korespondovala s obrazem vesmírného pozadí, ale jen do doby, než se povedlo pořídit snímky detailnější. To byl konec. Následovala teorie superstrun a ta už stavěla na nějakém základu, dnes je obecně podporovaná, ale už to zdaleka není ta původní elegance několika gravitačních nitek, ze kterých je Vesmír upředený, ale matematické peklo.
Taky si nejsem úplně jistý, jak by vesmír tvořený bílou dírou korespondoval s teorií mnohovesmíru, konkrétně s jeho 2. úrovní, která není zase tak abstraktní jako 3. a 4. úroveň a která je více méně brána jako fakt.
Hmota pod horizontem
Vojtěch Kocián,2015-10-13 15:14:05
Mohu se zeptat na možná hloupou otázku? Z čeho a jak vlastně plyne, že pod horizontem událostí nemůže existovat hmota a musí existovat singularita? Proč tam nemůže být jen něco jako neutronová hvězda?
Re: Hmota pod horizontem
Vladimír Wagner,2015-10-14 08:53:05
Pokud myslíte horizont u černé díry hmotnosti hvězdy, platí, že pokud má být daná hmotnost pod horizontem, nemůže být v žádné známé formě (tedy ani ve formě neutronů). Prostě by tlak gravitace nevydržela a zhroutila se. Pokud se jedná o obrovské černé díry v centrech galaxií, tak tak se mohou pod horizontem může vyskytovat i hmota v normální formě (plazmy), ale to je jiná situace. V jejím centru však zase musí být hmota ve velmi exotické formě. Připomínám, že singularita je název pro jev, kdy nemáme teorii pro jeho popis a známé teorie dává nekonečné hodnoty některých veličin.
Re: Hmota pod horizontem
Drahomír Strouhal,2015-10-14 09:28:01
Tady bych možná zavedl trošku pořádku do terminologie - horizont událostí pro nás momentálně je singularitou. Pod horizont událostí zatím neumíme vidět, takže nám tyto dva pojmy splývají.
Co se týče výskytu hmoty pod horizontem událostí, je samozřejmě teorií jako máku. Kdysi jsem četl pěkný článek, byl tuším od Grygara, že vlastně černá díra může být klidně i "nehmotná". Ten princip by v tom, že horizont událostí je tvořen tak obrovským množstvím fotonů, že se navzájem gravitačně ovlivňují a pohybují se v dvourozměrném prostoru.
Co se týče hmoty, která dopadá na horizont, tam máme docela jasno. Jednoduchá částice dopadající na horizont zažije díky diletaci času celou zbývající historii vesmíru, pokud se nerozpadne cestou "dolů". Složitá částice by měla mít tu smůlu, že by měla být roztrhána slapovými silami blízko horizontu událostí na prvočinitele.
Jenže zároveň narážíme na jeden myšlenkový pokus (už nevím čí), který připouští možnost, že částice blížící se k horizontu událostí ztratí svou veškerou energii a vyzáří ji do vesmíru. Toto umožňuje připustit myšlenku, že černá díra nemůže po svém vzniku růst. Tady už to začíná být zajímavé. Veškerá hmotnost černé díry by tím pádem byla tvořená hmotou, která byla u jejího vzniku a překročila hranici horizontu událostí před okamžikem jeho vytvoření. Obrovský výbuch po té vyvrhnul veškerou vnější hmotu objektu ven a my vydíme novu.
Co rozhodně víme o černých dírách, je to, že jde o gravitačně uzavřený objekt. Pokud bychom o našem vesmíru uvažovali ve stejném duchu (ač mnozí jej přirovnávají ke gravitačně otevřenému objektu - tedy bílé díře), mohli bychom i předpokládat, že uvnitř existuje něco jako malý vesmír. Koneckonců jaká je gravitace v centru gravitačního působení?
Nula.
Znamená to, že uvnitř černé díry je ještě jeden horizont událostí? To by mohlo být zajímavé. Jak by se choval? Mohl by vytvořit tenkou slupku s prostorem bez gravitačního působení stejně, jako nabitá kulová plocha vytvoří prostor bez náboje?
No a teď si vzpomeňte na rychlé rozpínání, kterým nám bulíkují nos vědci, protože nemají věrohodné vysvětlení pro teoretickou expanzi v prvních několika milionech let vesmíru. Pokud bychom vzali v potaz výchozí stav vesmíru jako počínající singularity, jež má vnitřní a vnější horizont událostí, začíná to být zajímavé, protože hmota, kterou vidíme, prostě neměla výchozí stav bod, jak se obecně předpokládá, ale kouli o určité velikosti. Rozpínání vesmíru je potom proces, kdy ustupuje vnitřní horizont událostí naší skromné vesmírné černé díry.
Zároveň bychom nalezli vysvětlení pro to, že tu máme přebytek hmoty oproti antihmotě - ten rozdíl může být klidně uložen ve vnější slupce a být tak oddělen od našeho viditelného vesmíru.
Uff, docela jsem se zapotil. Vycucat si z prstu teorii všeho je pěkná fuška.
Re: Re: Hmota pod horizontem
Hh Hh,2015-10-14 10:51:27
Ale vždyť je to ůplně logické. Když se srazí dvě černé díry, obě se svou singularitou kde přestává fungovat prostor a ČAS, tak vlastně nikdy nebyli dvě. A nebo tisíc. Každá singularita je jen dvourozměrná blanka která nás odděluje od toho čemu říkáme Velký třesk(bílá díra?). Černá díra je hranice vesmíru.
Re: Re: Hmota pod horizontem
Stanislav Brabec,2015-10-17 21:39:42
Horizont událostí není singularitou. Singularita je bod uprostřed černé díry. (A některé teorie připouštějí i černé díry bez singularity.
Slapové síly poblíž horizontu událostí obřích černých děr nejsou až tak děsivé, jako u malých hvězdných černých děr.
Re: Hmota pod horizontem
Martin Zikmund,2015-10-19 15:06:49
Vychází to z termínu singularita - v případě černých děr je to prostředí, kde na část částice dál od středu působí síly, které jí ještě umožňují existovat, ale na část blíž do středu už působí síly, které jí existenci v nezměněné formě neumožňují. Je to samozřejmě dáno tím, že přitažlivost roste s kvadrátem vzdálenosti a u tak extrémně hmotných těles může i vzdálenost rovná průměru neutronu znamenat obrovský rozdíl sil.
Pokud je bílá díra přesný opak černé,
Petr Soukal,2015-10-13 13:52:19
tak se její název má psát ,,álíb aríd" a její tvar je čtvercový. :D
marnost
elias orsic,2015-10-13 13:18:31
Teorie o existenci víl a trpaslíků má stejnou hodnotu jako tato teorie. Ne vlastně nemá .. má vyšší hodnotu.
Jak bílou díru poznáme?
Martin Plec,2015-10-13 10:58:11
Jak bílou díru poznáme, když ji uvidíme? Podle spektra záření? Vypadá jinak, než třeba kvasary?
A co kdyz....
Martin Jahoda,2015-10-13 09:53:11
...je to vsechno tak, ze bila dira je opravdu opak cerne diry....
- tedy cerna dira deformuje casoprostor do singularity a bila dira ho "rozfoukava" a zpusobuje rozpinani vesmiru.
- cerne diry tvori jednotlive singularity a bila dira je cely vesmir - je jen jedna a jen se meni jeji hustota podle toho kde je vic hmoty - projevuje se vlastne jako neviditelna hmota.
zpět do reality
Milan K,2015-10-13 09:16:59
Troufám si tvrdit, že černé díry nikdo nezná.
A ještě to, co o Vesmíru víme, nejspíš špatně interpretujeme.
https://www.youtube.com/watch?v=MgTLQVQ_Aww
Re: zpět do reality
Jozef Vyskočil,2015-10-13 17:39:05
Svojim sedliackym rozumom sa mi zdá tvrdenie, že einsteinova teória vo väčšej škále neplatí len preto, že to nevieme presne spočítať, príliš odvážne. Myslím, že preto neskončí pátranie po teórii všetkého.
Re: Re: zpět do reality
Jozef Vyskočil,2015-10-13 17:40:39
Riešením môže byť napríklad zamontovať do vzorca závislosť na škále.
Re: Re: Re: zpět do reality
Petr Kr,2015-10-13 21:06:00
A o to..to..tooom to je. Neplatí zjednodušení, že k=0 nebo něco jiného a je to třeba popsat složitěji. Jako u skládání rychlostí, kde nemá smysl řešit přesný vztah pro běžné rychlosti pohybu, neboť zpřesnění na 12ém desetiném čísle je mimo mísu, a stačí Newtonovy vztahy.
Možná byste něměl nic montovat, ale ne demontovat.
Podobně zase nelze měřit teplotu senzorem velikosti už jen o jeden-dva řády větším než je velikost molekul média. Vzhledem k různé rychlosti molekul by občas do toho teploměru narazilo více těch rychlých a byla by změřená teplota vyšší a pak zase pomalých a byla by nízká. Vysoký šum by přesně měřil lokální odchylky, ale byl by k ničemu pro běžnou praxi.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
