除了黑洞,宇宙中可能还存在其他的“洞”

前几天,欧洲委员会、欧洲研究理事会和事件地平线望远镜项目高调宣布将于4月10 日展示一项突破性成果:人类史上首张黑洞的照片

黑洞可能是宇宙所有天体中最引人注目和浮想联翩的神秘所在。死亡恒星坍塌的核心,高度致密以至于光线都无法摆脱它的引力——所以从外界看去是“黑”的。

黑洞外面包裹着一层事件视界,所谓“包裹”并不是某种物理阻隔,而是像国境线一样是抽象的概念,但是又能产生切实的物理影响——任何物质一旦落入视界之后,就再也无法离开。

不过,黑洞并不是宇宙中唯一的“洞”。

假设您正在调校黑洞附近的时空参数,减去死亡恒星核——所有实际物质和质量。剩下的在数学上就是一个叫做白洞的东西——一个无质量的奇点。

顾名思义,白洞与黑洞相反。自20世纪70年代以来,天体物理学家一直在使用这一概念。

如果黑洞的事件视界是其引力强度达到光线也无法逃逸的边界,那么白洞的事件视界就是阻止任何物体进入的禁区。

你无法从黑洞中逃脱。你也不能进入白洞。因此,当一个黑洞吸入物质时,一个白洞就会喷出物质。所以白洞应该是异常的明亮和活跃,就像在黑洞上点击“倒放”按钮一样。

根据埃里克·库里尔为斯坦福大学哲学百科全书所撰写的条目:“因为广义相对论的场方程并没有规定时间的方向,如果时空和重力定律允许形成黑洞,那么那些定律也允许存在白洞。”

据我们所知,人类从未观察到过任何白洞。物理学家认为它们不太可能存在于宇宙中。

一个大问题是,它们要如何形成?我们确实已经有了描述黑洞的模型,但并不是说我们真的可以在宇宙中倒转时间将它们变成白洞。

你必须从奇点喷射物质直到……它将自己变成一颗恒星。这需要减熵的过程,违反了热力学第二定律。

从“奇点开始”本身也是一个问题。

“如果某个奇点是天然存在的,而非其他天体坍塌而成,那就必须是从宇宙一开始就存在着的。”天体物理学家卡伦·马斯特斯解释道,“但没有理由认为宇宙形成之初,就有现成的奇点,否则的话,宇宙比我们理解的还要古怪得多。”

但是让我们先忽略所有这一切,并假设白洞确实存在。根据数学推导,任何一处时空中都有可能诞生出黑洞。而一旦有物质进入了白洞视界,无论多么微小,白洞都将不再是白洞。

因此,如果白洞现在存在,可能很快就要不复存在了。

虽然目前,白洞纯粹是理论上的概念,但是黑洞曾经也是如此,而且直到最近还一直都是如此。

事实上,科学家把一种天文事件当做候选的白洞现象——伽马射线爆发。它们是宇宙中最明亮和最高能的事件,10秒内释放出的能量超过太阳在10亿年里的总和。

在2017年,天文学家观察到由两颗中子星GW170817之间的碰撞引发的伽马射线大爆发。

但在2011年,有两位天体物理学家提出,某具有不寻常特性的伽马射线爆发可能是白洞所为。

美国宇航局的天文学家则认为它更可能来自形成过程中的黑洞。

然后,还有一个看似疯狂的想法,即宇宙大爆炸本身就是一个超大质量的白洞。我们可以利用数学来刻画这一假说,但同样,它也是高度理论化的东西。

事实上,“大爆炸”一词可能有些误导。根据目前的主流理论,宇宙膨胀的过程与白洞模型并不完全一致。

另外有一种假设认为,白洞是黑洞在其生命周期结束时形成的。

黑洞看起来很长寿,所以宇宙有可能没有足够长的时间来演化出白洞。或者它可以,然而在我们看到它们之前,白洞就已经消失。或者它没有消失,但它前身是微小的原始黑洞,现在变成了微小的白洞,最后构成暗物质的组成部分。

这些都是数学上的可能性,但在真实的宇宙中,我们并没有观测到过这一天体。

如果我们真的看到了白洞,那意味着我们将不得不认真地重新思考我们对宇宙的认知。

噢,我的老天,那不是even better吗?

文章来源:sciencealert

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