חורים לבנים פותחים אפשרות למסע בזמן

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

האפשרות לקיומם של חורים לבנים הוצעה לראשונה על ידי האסטרופיזיקאי התיאורטי איגור נוביקוב ב-1964.

חור לבן הוא אזור היפותטי במרחב-זמן המנובא כחלק מהפתרון למשוואות השדה של איינשטיין.

אבל נתחיל עם חורים שחורים כי קל יותר להסביר אותם. חורים שחורים נוצרים כאשר מרכזו של כוכב גוסס גדול פוגע בעצמו. המסה כולה נדחסת החוצה לנפח קטן לאין שיעור. המשיכה הכבידתית שלהם הופכת כל כך גדולה שאפילו האור לא יכול להימלט ממנה.

חורים לבנים הם בדיוק ההפך מחורים שחורים: למרות ששום דבר לא יכול לברוח מאופק האירועים של חור שחור, שום דבר לא יכול להיכנס לאופק האירועים של חור לבן. במילים פשוטות, החור הלבן יורק הכל החוצה ושום דבר לא נכנס.

הרעיון של חור לבן הוא מורכב ביותר. לפיכך, ניסינו להסביר זאת בחלקים קטנים. עד סוף מאמר זה, תלמדו הרבה יותר על התופעה המסקרנת הזו.

האם קיימים חורים לבנים?

החור הלבן הוא רק מושג מתמטי תיאורטי ולא נצפה ביקום. רוב הדיונים על חורים לבנים סובבים סביב המילים היפותטי, בלתי מעשי ולא מציאותי.

הם מהווים פתרון פוטנציאלי לחוקי היחסות הכללית, המרמזים שאם קיימים חורים שחורים נצחיים, אז חורים לבנים חייבים להתקיים גם ביקום.

צפויות להיות להם תכונות כמו מסה, מטען, תנע זוויתי, אבל כל דבר שמתקרב לחור לבן (אפילו במהירות האור) לעולם לא יגיע אליו. בתיאוריה, אין מספיק אנרגיה ביקום שלנו כדי למשוך אותך פנימה.

הם מפרים את החוק השני של התרמודינמיקה

אחת הסיבות העיקריות לכך שחורים לבנים נחשבים לא מציאותיים היא שהם מפחיתים את האנטרופיה, מה שמנוגד לחוק התרמודינמיקה.

החוק השני של התרמודינמיקה אומר שהאנטרופיה הכוללת של היקום גדלה כל הזמן, ולכן השינוי באנטרופיה תמיד חיובי. זו הסיבה שחורים לבנים אינם מתאימים למודל הנוכחי שלנו של היקום.

עדות לחורים לבנים

בעוד שהעדויות והמידע לגבי חורים לבנים נותרו לא ברורים, התפרצות קרני גמא, בשם GRB 060614, שהתגלתה על ידי מצפה הכוכבים הסוויפט של ניל גרל ב-2006, נחשבת לאירוע המתועד הראשון של חור לבן.

בניגוד ל-GRBs טיפוסיים, שנמשכים רק כמה שניות, התפרצות ההיברידית GRB 060614 נמשכה 102 שניות יוצאות דופן, אך לא הייתה קשורה לסופרנובה. זה הטיל ספק בקונצנזוס המדעי הקודם לגבי חורים שחורים וסוגים אחרים של גרמי שמים שיכולים לפלוט התפרצויות קרני גמא.

חורים לבנים יכולים להרכיב חומר אפל

בשנת 2018, מדענים הציעו כי חורים לבנים בעלי קטרים מיקרוסקופיים יכולים להרכיב חומר אפל. חורים לבנים זעירים כאלה לא יפלטו שום קרינה, ומכיוון שהם קצרים מאורך הגל של האור, הם יהיו בלתי נראים.

החומר האפל מהווה כ-27% מהיקום שלנו, והצפיפות המקומית שלו היא כ-1% ממסת השמש ל-parsec מעוקב. כדי להסביר את הצפיפות הזו עם חורים לבנים, הצוות העריך שנדרש חור לבן מיקרוסקופי אחד (כמיליונית הגרם וקטן בהרבה מפרוטון) לכל 10,000 קילומטרים מעוקבים.

חורים לבנים עשויים אפילו להקדים את המפץ הגדול

תיאוריה מסקרנת נוספת שהעלו החוקרים היא שחורים לבנים יכולים להסביר את המפץ הגדול, שכן זהו מקרה נוסף שבו הופיעו כמות עצומה של חומר ואנרגיה באופן ספונטני.

למעשה, נטען שהמפץ הגדול היה תוצאה של פיצוץ של חור לבן, שכביכול פלט את כל החומר והמידע שנקלט בחור השחור.

ברור, אנחנו לא יודעים אם התיאוריה נכונה או לא, אבל שוב, זה מצחיק לחשוב שהחיים צצו מחור לבן.

חור לבן וחור שחור מחוברים דרך חור תולעת

אחת הסיבות העיקריות לחקר קיומם של חורים לבנים היא שהם יכולים לפתור תעלומה: מה קורה במרכזו של חור שחור. מה קורה לכל המידע שנשאב פנימה?

מספר תיאוריות מציעות שיש חור לבן בקצה השני של החור השחור. כל החומר והמידע הנקלט על ידי החור השחור נזרק על ידי החור הלבן ליקום אחר.

"כניסה" של חור שחור ו"יציאה" של חור לבן עשויות להיות קשורות לשני יקומים שונים לחלוטין. ומה שמאפשר את החיבור הזה נקרא חור תולעת: אפשר לחשוב עליו כעל מנהרה עם שני קצוות, כל אחד במיקום אחר במרחב-זמן.

לתורת היחסות הכללית יש משוואות אמיתיות המורכבות מחורי תולעת, אולם הם עדיין לא נצפו ביקום. חור תולעת יכול לחבר מרחקים קצרים (כמה מטרים), מרחקים ארוכים במיוחד (מיליוני שנות אור), או יקומים שונים.

בשנת 1935, מדענים גילו חור תולעת מסוג 1, הנקרא חור תולעת שוורצשילד, תוך שימוש בתורת היחסות הכללית של איינשטיין. כל המטריה של שוורצשילד מורכבת מחור לבן, חור שחור ושני עולמות נפרדים המחוברים באופק האירועים שלהם דרך חור תולעת.

לפתרון של שוורצשילד יש שתי משוואות ממשיות - שורש ריבועי חיובי ושלילי. האחרון מסביר שהחור השחור נע אחורה בזמן, שהוא גם חור לבן.

חורים לבנים פותחים אפשרויות למסע בזמן

בתנאים מסוימים, חור תולעת יכול לחבר שתי נקודות בזמן במקום שתי נקודות במרחב. כך, חפץ שנבלע על ידי חור שחור יכול לעבור דרך חור התולעת ולהתפרץ כחור לבן באזור אחר של זמן [או מרחב].

עם זאת, לקונספט יש חסרונות רבים. למשל, חפץ שנפל לתוך חור שחור לא יוכל לעמוד בכוח הכבידה העצום שלו. ומכיוון שחור התולעת אינו יציב להפליא, הוא יתמוטט מיד על עצמו.

עם זאת, כמה פיזיקאים הראו שחור תולעת (אם הוא קיים) יכול לאפשר נסיעה במרחב ובזמן. פרופסור קיפ ת'ורן מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה, שהוא גם חתן פרס נובל, הציע ששלוש התופעות הללו (חורים שחורים, חורי תולעת וחורים לבנים) יכולות לאפשר לבני אדם לנוע קדימה ואחורה בזמן (אלפי שנים).

בכנות, יש מאות תיאוריות לגבי חורים לבנים, אבל מדענים לא מצאו ראיות משכנעות התומכות בקיומם. אולי אפילו יש להם מקום ביקום המסתורי העצום שלנו.