О белых дырах теоретизируют ученые, занимающиеся черными дырами. Работая со сложными математическими моделями, описывающими черные дыры, астрономы обнаружили, что при наличии сингулярности в центре черной дыры, не имеющей массы, или при отсутствии массы внутри горизонта событий может быть создана белая дыра.

Модели говорят, что если бы белые дыры действительно существовали, то их поведение было бы полностью противоположно черным. То есть вместо поглощения абсолютно всей материи, их окружающей, они бы «выплевывали» ее во Вселенную. Однако те же модели говорят, что белые дыры могут существовать только в том случае, если внутри их горизонта событий нет никакой материи. В противном случае даже один атом материи, вошедший внутрь горизонта событий белой дыры, будет способен вызывать ее коллапс и полное исчезновение. То есть если белые дыры когда-то и существовали бы в начале бытия нашей Вселенной, их жизненный цикл был бы очень коротким, так как Вселенная заполнена материей.

Грубо говоря, белая дыра – это противоположность черной дыры. Черная дыра, в свою очередь, – это место, куда можно попасть, но откуда нельзя выйти; белая дыра, соответственно, – это место, из которого можно выйти, но никогда нельзя вернуться. Физик Калифорнийского технологического университета Шон Кэролл говорит: «Белая дыра как математически, так и геометрически является точно такой же, как и черная». В частности, это сводится к двум основным аспектам: сингулярности, в которой масса сдавливается в точку с бесконечной плотностью, и горизонту событий, невидимой точке невозврата, впервые описанной математически немецким физиком Карлом Шварцшильдом в 1916 году. Для черной дыры горизонт событий представляет собой точку одностороннего входа; для белой – только выхода.

Есть масса доказательств того, что черные дыры действительно существуют, и астрофизики примерно представляют, чем же они являются на самом деле. Чтобы представить, как могла образоваться белая дыра, нам нужно выйти из астрономической плоскости. Один из вариантов – вращающаяся черная дыра. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, вращение сворачивает сингулярность в кольцо, что в теории позволяет путешествовать через вращающуюся черную дыру и не быть уничтоженным. Уравнения общей теории относительности предполагают, что попавший в такую черную дыру может пройти через туннель пространства-времени (червоточину) и выйти из белой дыры, попав в совершенно другой регион пространства-времени.

Хотя математические решения для таких дыр существуют, «они не реалистичны», говорит Эндрю Гамильтон, астрофизик из Колорадского университета в Боулдере. Дело в том, что они описывают вселенные, в которых содержатся только черные дыры, белые дыры и червоточины – без материи, радиации или энергии. Предыдущие исследования, включая Гамильтона, предполагают, что все, что попадает во вращающуюся черную дыру, грубо говоря, «затыкает» червоточину, тем самым перекрывая выход в белую дыру.

Но в конце червоточины есть свет. Общая теория относительности, на основе которой Гамильтон делает свои прогнозы, ломается в сингулярности черной дыры. «Плотность энергии и кривизна становятся настолько большими, что классическая гравитация едва ли может описать то, что там происходит», – говорит Стивен Хсу, физик Университета штата Мичиган в Ист-Лансинге. Возможно, более полная модель гравитации – которая хорошо работает в квантовых масштабах – смогла бы свести на нет нестабильность и дать ход белым дырам.

Единая теория, которая объединит гравитацию и квантовую механику, это святой Грааль современной физики. Применив одну из таких теорий, петлевую квантовую гравитацию, к черным дырам, теоретики Хэл Хаггард и Карло Ровелл из Экс-Марсельского университета во Франции показали, что черные дыры могли бы превращаться в белые при определенных квантовых процессах.

Петлевая квантовая гравитация предполагает, что пространство-время состоит из фундаментальных строительных блоков, сформированных как петли. По мнению Хаггарда и Ровелли, конечный размер петель препятствует коллапсу умирающей звезды в точку с бесконечной плотностью, а вместо того превращает сжимающийся объект в белую дыру. Этот процесс занимает несколько тысячных долей секунды, но благодаря мощности участвующей в нем гравитации релятивистские эффекты позволяют наблюдать за трансформацией долгое время, если смотреть издалека. Таким образом, крошечные черные дыры, рожденные в юной вселенной, сейчас могли бы «вспыхивать как петарды», образуя белые дыры. Некоторые из таких взрывов, как полагают астрономы, привели к появлению не сверхновых, а белых дыр.

Превращение черной дыры в белую могло бы разрешить старую головоломку, известную как информационный парадокс черной дыры. Физики предают анафеме любого, кто считает, что информация может быть уничтожена, но общая теория относительности гласит, что все, включая информацию, падая в черную дыру, не может вернуться. Эти два заявления долгое время конфликтовали, пока Стивен Хокинг 40 лет назад не показал, что черные дыры испаряются со временем. Идея того, что информация в черной дыре может пропадать навсегда, вызвала дискуссию, которая продолжается по сей день.

Но что, если черная дыра превращается в белую, а «вся информация восстанавливается», спрашивает Хаггард? «Нас очень волнует этот механизм, поскольку он позволяет решить слишком много острых вопросов».

Новая работа пока остается сырой и уж точно не дает стопроцентных гарантий на то, что петлевая квантовая гравитация точно опишет реальность. Единственное доказательство существования белых дыр мы можем получить только в лаборатории, а это практически невозможно. Но Кэролл говорит, что все в порядке. Если эти мифические космические существа смогут улучшить интуицию физиков, это может быть крайне полезным для развития науки.

Белые дыры, которые теоретически являются точными противоположностями черных дыр, могут составлять значительную часть таинственной темной материи, которая, как предполагается, составляет большую часть материи во Вселенной. По словам исследователей, некоторые из белых дыр могли даже предшествовать Большому Взрыву.

Черные дыры обладают гравитационным притяжением, настолько мощным, что даже свет, вероятно, самая быстрая вещь во Вселенной, не может избежать их воздействия. Невидимая сферическая граница, окружающая ядро черной дыры и обозначающая ее точку невозврата, известна как горизонт событий.

Существование черных дыр было предсказано общей теорией относительности Эйнштейна. Белая дыра представляет собой черную дыру наоборот: в то время как ничто не может выйти из горизонта событий черной дыры, в горизонт событий белых дыр ничто не может войти.

Предыдущие исследования показали, что черные и белые дыры связаны, причем материя и энергия попадают в черную дыру, потенциально исходящую из белой дыры либо где-то в космосе, либо в другой вселенной. В 2014 году Карло Ровелли, физик-теоретик во французском университете Экс-Марсель, и его коллеги предположили, что черные и белые дыры могут быть связаны иначе: когда черные дыры умирают, они могут становиться белыми дырами.

В 1970-х годах Стивен Хокинг высказал предположение, что все черные дыры должны испарять массу, испуская излучение. Таким образом, черные дыры, которые теряют больше массы, чем получают, должны сокращаться и в итоге исчезать.

Однако Ровелли и его коллеги предположили, что сокращающиеся черные дыры могут не исчезать, если ткань пространства-времени является квантовой – то есть состоящей из неделимых величин, известных как кванты. В исследовании делается попытка объединить общую теорию относительности, которая объясняет природу гравитации, с квантовой механикой, которая описывает поведение всех известных частиц, в единую теорию, способную объяснить все силы Вселенной.

По версии авторов, когда черная дыра испаряется до такой степени, что не может больше сокращаться, потому что пространство-время не может быть сжато во что-то еще меньшее, умирающая черная дыра преобразовывается в белую дыру.

Согласно современным теориям, черные дыры образуются, когда массивные звезды умирают в гигантских взрывах, известных как сверхновые, которые сжимают их трупы в бесконечно плотные точки, известные как сингулярности. Ровелли и его коллеги ранее вычислили, что для черной дыры с массой, равной солнечной, потребуется примерно в четыре раза больше времени, чем нынешний возраст Вселенной, чтобы превратиться в белую дыру.

Однако в работах 60-70-х годов предполагается, что черные дыры могли возникнуть за секунду после Большого Взрыва из-за случайных колебаний плотности в горячей, быстро расширяющейся новорожденной Вселенной. Области, где эти колебания концентрировали материю, образовывали черные дыры. Эти так называемые первичные черные дыры могли быть намного меньше черных дыр звездной массы и умереть, образовав белые дыры. Но даже белые дыры микроскопического диаметра могут быть довольно массивными, так же как черные дыры, которые меньше песчинки, могут весить больше Луны. Теперь Ровелли и соавтор исследования Франческа Видотто из Университета Страны Басков в Испании полагают, что эти микроскопические белые дыры составляют часть темной материи, природа которой является одной из величайших научных тайн.

Кроме того, Ровелли и Видотто предположили, что некоторые белые дыры в этой вселенной предшествуют Большому Взрыву. Такие белые дыры из предыдущей вселенной могут помочь объяснить, почему время в современной вселенной течет только вперед.

О наличии в космосе так называемых черных дыр мы знаем давно. Но помимо них, теоретически существуют и так называемые «белые дыры» – странные объекты, внутрь которых невозможно попасть. Недавно израильские астрофизики Алон Реттер и Шломо Хеллер заявили, что именно такой объект стал источником аномальной гамма-вспышки GRB 060614 в 2006 году.

GRB 060614 расположена на расстоянии около 1,6 миллиона лет от Земли в созвездии Индейца. Вспышка, зафиксированная 14 июня 2006 года множеством мощных телескопов, сопровождалась длительным световым эффектом, что позволило астрономам точнее определить координаты объекта и измерить необходимые параметры. Вот тут-то исследователей и ожидал сюрприз!

Дело в том, что все гамма-вспышки делятся на два класса: долгие (их продолжительность более двух секунд) и короткие (от нескольких миллисекунд до двух секунд). Однако наблюдаемая вспышка, как ни странно, не подходила ни под одну из этих классификаций – она имела параметры, соответствующие обеим разновидностям.

Как считают ученые, долгие гамма-вспышки возникают чаще всего вследствие коллапса массивных звезд, которые превращаются в черные дыры, а короткие – в результате слияния двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры, что приводит опять же к формированию черной дыры. В данном случае вспышка длилась целых 102 секунды и, по идее, должна была завершиться взрывом сверхновой. Однако никакой сверхновой, связанной с GRB 060614, исследователи не обнаружили. К тому же, в этой области неба вообще не ожидалось ни гамма-всплесков, ни появления подобных объектов. Астрофизики пришли к выводу, что черная дыра там все-таки появилась, но процесс ее формирования пока еще не известен науке.

Не исключено, что имеются еще подобные «аномальные» прецеденты, но они пока не были зафиксированы. Зато все становится на свои места, если предположить существование в космосе так называемых «белых дыр», считают Реттер и Хеллер.

Как предполагают ученые, белые дыры могут формироваться при выбросе из-за горизонта событий вещества черной дыры, находящейся в другом временном измерении. В результате посреди пустоты спонтанно возникает область, которая через краткий миг взрывается, выбросив во Вселенную потоки вещества и излучения. Если черная дыра затягивает в себя любое вещество благодаря колоссальной силе гравитации, то белая, напротив, все из себя выбрасывает.

Так как процесс распада белой дыры во многом сходен с Большим Взрывом, который, как предполагается, породил Вселенную, Реттер и Хеллер окрестили это событие Малым взрывом. Если последствия данного явления действительно аналогичны последствиям Большого взрыва, то это прекрасно объясняет, почему на месте GRB 060614 не появилась сверхновая, как ожидалось.

Есть также версия, что черные и белые дыры соединены друг с другом пространственно-временными туннелями. Один конец туннеля, как пылесос, втягивает в себя частицы материи, а другой их «выплевывает». Если мы поймем принцип их взаимодействия, то отсюда недалеко до изобретения способов телепортации и путешествий во времени.

Почему же мы не можем найти никаких реальных «следов» белых дыр? Еще в 1976 году астрофизик Стивен Хокинг пришел к выводу, что в условиях термодинамического равновесия таких объектов с окружающей материей белые дыры невозможно отличить от их антиподов – черных дыр. Чтобы «вычислить» такие объекты, нужно изменить условия.

Коллега Хокинга, Стивен Хсу из университета Орегона, некогда предложивший модель построения машины времени на основе использования принципа отрицательной энергии, в свою очередь, попробовал смоделировать ситуацию, при которой белая дыра не окружена диском материи, а изолирована в пустом пространстве. Оказалось, что в этом случае она не может оставаться устойчивым объектом и в конечном итоге обязательно взрывается. В этом заключается еще одна из причин, отчего белые дыры так трудно «поймать». По мнению Стивена Хсу, большинство их могло просто не «дожить» до наших дней – по крайней мере, в наблюдаемой части Вселенной.

Что же касается GRB 060614, то еще надо доказать, что причиной аномального гамма-всплеска является именно взрыв белой дыры. Кстати, ряд ученых убеждены, что феномен «белых дыр» существует лишь на бумаге и не имеет никакого отношения к реальной структуре космоса.

Рентгеновские вспышки или, иначе, гамма-всплески (gamma-ray bursts – GRB) отнюдь не самые редкие события во Вселенной. О них известно с 1969 года. Вспышки классифицируют и делят на два вида – короткие и долгие. Продолжительность первых – от ничтожных долей секунды до нескольких секунд. Вторые – «затягиваются» на десятки секунд, а то и на десятки минут. Как полагают ученые, источниками коротких вспышек становятся нейтронные звезды, которые сливаются друг с другом или с Черными Дырами, образуя новые Черные Дыры. Долгие вспышки возникают в результате «схлопывания» массивных звезд – опять же в процессе их превращения в Черные Дыры. Специальные космические обсерватории – Hubble и Swift – регистрируют и те, и другие.

Вспышку в созвездии Индейца нельзя было причислить к известным видам. Она длилась 102 секунды. Вроде бы долгая. Но сначала нечто полыхнуло импульсом длительностью в 5 секунд. Это – из разряда коротких. Короткие всплески наблюдались и позднее. Иными словами, вспышка GRB 060614 представляла собой некий – не известный науке – гибрид долгой и короткой. И не являлась, как сначала предполагали, массивной сверхновой. Ведь ничего похожего после вспышки обнаружено не было. На ее месте вообще ничего не было.

С момента обнаружения феномена, объяснений ему так и не нашлось. Это – загадка, – признавались ученые. И вот недавно Алон Реттер (Alon Retter) из Пенсильванского государственного университета (Department of Astronomy and Astrophysics at the Pennsylvania State University (USA) с коллегами предложили разгадку странной вспышки. Мол, она – это взрыв «белой дыры».

Существует теория, согласно которой, «белая дыра» – это полный антипод черной дыры. И если последняя все всасывает, то первая, наоборот, ничего не пускает внутрь. Из нее все вылетает. И по одной из гипотез, «белая дыра» – это обратная сторона черной дыры. А вместе они – это выход и вход тоннеля, соединяющего какие-нибудь удаленные друг от друга части Вселенной. Некоторые – вполне серьезные ученые – полагают, что сквозь эти объекты можно перемещаться на колоссальные расстояния. А то и попадать в иное время. По теории, «белая дыра» возникает посреди пустоты на очень короткое время. А потом исчезает, стрельнув излучением и веществом. Не исключено, что как раз от этого, на месте вспышки GRB 060614, ничего не удалось увидеть. Реттер с коллегами полагают, что возникнув, «делая дыра» мгновенно распадается – со вспышкой. А сам этот процесс напоминает Большой Взрыв (Big Bang), породивший нашу Вселенную. Только в сильно уменьшенном масштабе. Small Bang – так назвали его ученые.

Кто знает, вдруг «белые дыры» существуют на самом деле. Более того, являются выходами из тоннелей в пространстве. И странные вспышки вроде этой – GRB 060614 – действительно сопровождают их появление. Тогда почему бы не предположить, что представители неких высокоразвитых цивилизаций научились использовать это для своих перемещений по Вселенной. Или даже научились прокладывать тоннели целенаправленно. Как в культовом сериале «Вавилон-5». Просто в кино процесс образования входа-выхода выглядел скромно – без особых «спецэффектов». А в реальной – инопланетной жизни – не обходится без мощнейших рентгеновских вспышек, заметных с расстояния в миллионы, а то и в миллиарды световых лет.

Кстати, еще в 1986 году американский астроном Харрис предположил, что гамма-вспышки – и долгие, и коротки – это результат движения звездолетов, работающих на антиматерии. А гамма-кванты появляются при аннигиляции антивещества с нашим – обычным. Звездолет, получая энергию для движения, время от времени производит такие взрывы. Харрис даже попытался проследить серии гамма-вспышек, лежащих на одной линии. Уверял, что это – траектория движения инопланетного корабля. Ученый насчитал аж 134 таких траектории – дескать движение во Вселенной весьма оживленное. Однако коллеги прохладно отнеслись к его выкладкам. Ныне загадки, конечно, остаются. Что точно вспыхивает в космосе до конца не известно. Может быть видны природные катаклизмы. Или «выхлопы» двигателей космических дальнобойщиков. Или мощнейшие гамма-всплески свидетельствуют о том, что для путешественников открываются проходы сквозь пространство и время.

Ученые утверждают, что белая дыра это физический объект во Вселенной, в область которого ничто не имеет возможность войти. Некоторые физики убеждены, что белых дыр в природе в принципе быть не может, однако ученые из США так не считают.

Физик Калифорнийского технологического университета Шон Кэрролл говорит, что в отличие от черных дыр, белые существуют очень незначительное время, и появляются в пустоте. Во Вселенную они выбрасывают вещество и излучение. В случае если есть объекты, как темные дыры, которые каждый день втягивают вещество, то обязаны быть объекты, которые его выделяют.

Американские ученые говорят, что белая дыра как математически, так и геометрически является точно такой же, как и черная. Новые исследования показывают, что если теория под названием «петлевая квантовая гравитация» окажется верной, белые дыры могут стать реальностью.