A zbuluam një gropë të bardhë?

Merrni numrin 25. Rrënja katrore e 25 mund të jetë 5, por mund të jetë po aq lehtë -5. Si dy zgjidhje për ekuacionet e fushës, të dyja vrimat e zeza dhe të bardha ngjallën dhe ngacmuan shkencëtarët në atë kohë, megjithëse vetëm një vazhdoi të ishte e njohur. Imazhi: ESA / V. Beckmann.

Vrimat e zeza janë monstra tërheqëse. Ata copëtuan yje dhe planetë po aq masivë sa Jupiteri, duke u rrotulluar aq sa të egër për të kapur gjithçka brenda shpellave të tyre misterioze. Pasi kalojnë horizontet e tyre të ngjarjeve, asgjë nuk mund të shpëtojë. Një madje banon në qendër të galaktikës sonë dhe ndoshta në qendër të pothuajse të gjitha galaktikave që ne shohim të strehuara në qiellin e natës. Ata janë, pa dyshim, një nga objektet më të fuqishëm në univers. E megjithatë, aq pak sa dimë për ta dhe aq tërheqës sa janë, janë homologët e tyre që dëshmojnë edhe më të pakapshëm dhe më tërheqës për t’u marrë në konsideratë.

Jo shumë kohë pasi Ajnshtajni e prezantoi botën me relativitetin e përgjithshëm në fillim të viteve 1900, aty u shfaqën themelet për vrimat e zeza dhe të kundërtat e tyre matematikore - vrimat e bardha. Vetë Ajnshtajni nuk i parashikoi ato; ai mendoi se natyra ekstreme e vrimave të zeza ishte shumë e çuditshme për të hetuar. Megjithatë, për shkencëtarët e tjerë ata u bënë pika të mëdha interesi.

Në thelb të tyre, vrimat e zeza dhe vrimat e bardha përbëhen nga një veçori (ku një sasi e madhe masive kondensohet në një sasi të vogël të hapësirës) dhe një horizont ngjarjesh. Ata janë identikë me njëri-tjetrin, përveç për drejtimin e tyre të kalimit. Ndërsa vrimat e zeza gllabërojnë materien dhe nuk lejojnë asgjë të shpëtojë, vrimat e bardha lëshojnë sasi të mëdha të materies dhe energjisë, duke mos lejuar asgjë për të udhëtuar brenda tyre. Ata kurrë nuk mund të futeshin. Nëse një ekuipazh i mprehtë do të përpiqej të hynte në një vrimë të bardhë, forca e plotë e rrezeve gama do t'i shkatërronte ata dhe anijen e tyre. Por edhe nëse anija ishte mjaft e fortë për t'i bërë ballë asaj sasie energjie, koha-hapësirë ​​rreth vrimës së bardhë është e strukturuar në mënyrë që sasia e nxitimit të kërkuar për të marrë brenda bëhet më e lartë dhe më e lartë sa më afër që të merrni. Me pak fjalë, të futesh brenda një vrimë të bardhë kërkon më shumë energji sesa ekziston në të gjithë universin.

Por thjesht sepse një vrimë e bardhë i bindet relativitetit të përgjithshëm dhe është e shëndoshë matematikisht nuk do të thotë se është praktike. Shumë shkencëtarë i quajnë vrimat e bardha "një mundësi e pamundur", që do të thotë se megjithëse ato nuk mund të përjashtohen plotësisht, ata gjithashtu nuk presin të shohin një në teleskopët tanë. Kjo për shkak se ky fenomen shkel ligjin e dytë të termodinamikës: entropia në univers duhet të mbetet gjithmonë e njëjtë ose të rritet.

Entropia shpesh përshkruhet si kaos, por mund të shpjegohet më mirë si një rritje në sa gjendje janë të mundshme për grimcat në një sistem të caktuar. Për shembull, një shtëpi e rrënuar në rrënoja është një rritje e entropisë, sepse ajo rrënoja mund të vazhdojë të bëjë shumë struktura të tjera - derdhje, rafte librash, gurë dhe letër - ndërsa një shtëpi është vetëm një gjendje shumë specifike e atyre grimcave. Ulje të vogla, lokale në entropi mund të ndodhin për sa kohë që entropia e gjithësisë rritet. Vrimat e zeza janë të shkëlqyera për këtë sepse ato marrin lëndë të ulët në entropi, siç janë planetet, dhe i shpërndajnë nëpër hapësira të mëdha me kalimin e kohës, duke rritur kaosin e hapësirës. Vrimat e bardha, me daljet e tyre të materies, shkelin këtë ligj pasi ato do të ulnin entropinë e përgjithshme. Kjo është edhe arsyeja pse fizikantët argumentojnë se koha nuk mund të shkojë prapa.

Por kjo ende nuk i bën të pamundura vrimat e bardha.

Stephen Hawking tregoi se vrimat e zeza derdhen në masë të tyre me kalimin e kohës, duke sugjeruar që informacioni nuk mund të ruhet përjetësisht brenda tyre. Por nëse ai informacion nuk mund të shkatërrohet, ku shkon? Këtu hyjnë vrimat e bardha. Ilustrimi i një vrimë të zezë supermasive: NASA.

Një rënie e rrallë në entropi mund të kthejë përkohësisht kohën dhe të formojë një vrimë të bardhë. Problemi i vetëm është se një herë rifilloi kursin e tij normal, vrima e bardhë do të shpërthejë dhe zhdukej në një hov të fuqishëm të energjisë. Disa shkencëtarë spekulojnë se kjo është pikërisht ajo që krijoi universin tonë; Big Bang-u duket matematikisht shumë si një vrimë e bardhë, i vetmi ndryshim është se Big Bang nuk kishte veçori dhe përkundrazi ndodhi kudo në të njëjtën kohë. Por do të shpjegonte pse u shfaq papritmas kaq shumë çështje dhe energji.

Disa studiues kanë cituar vrimat e bardha si një përgjigje për paradoksin e informacionit të vrimës së zezë - një kundërshtim që thotë se informacioni i gëlltitur nga një vrimë e zezë humbet përgjithmonë gjatë rrezatimit Hawking por që kjo do të shkelte një ligj të mekanikës kuantike që thotë se asnjë informacion nuk mund kurrë të shkatërrohet.

Nëse një vrimë e zezë ishte e lidhur me një vrimë të bardhë, e gjithë materia dhe energjia e konsumuar nga vrima e zezë do të dilnin nga vrima e bardhë ose në një pjesë të ndryshme të universit ose në një univers tjetër krejt. Kjo do të zgjidhë çështjen e ruajtjes së informacionit. Hawking e mbështeti këtë teori për shumë vite.

Në mënyrë të ngjashme, në vitin 2014, një ekip i udhëhequr nga fizikani teorik Carlo Rovelli sugjeroi që pasi vrima e zezë nuk mund të avullonte dhe tkurret për shkak të kufizimeve të hapësirës-kohës, vrima e zezë do të pësonte më pas një fryrje kuantike (një presion të jashtëm) dhe do të shndërrohej në një vrimë e bardhë. Kjo do të thotë që vrimat e zeza bëhen vrima të bardha pothuajse në çastin kur ato formohen. Sidoqoftë, vëzhguesit e jashtëm vazhdojnë të shohin një vrimë të zezë për miliarda vjet për shkak të dilatimit të kohës së gravitetit. Nëse kjo teori është e saktë, vrimat e zeza që u formuan në vitet e para të universit mund të ishin të gatshme të vdisnin dhe shpërthejnë në rrezet kozmike ose një formë tjetër rrezatimi në çdo moment.

Në fakt, mund të kemi parë tashmë një.

Vendndodhja e GRB 060614. Kjo shpërthim ishte triliona herë më e fuqishme se dielli. Imazhi: Teleskop hapësinor Hubble

Në një ditë të butë të verës në vitin 2006, sateliti Swift i NASA kapi një shpërthim jashtëzakonisht të fuqishëm me rreze gama (të quajtur GRB 060614) në një rajon shumë të çuditshëm të qiellit. Ndërsa këto lloje shpërthimesh bien në njërën nga dy kategoritë - shpërthim të shkurtër dhe shpërthim të gjatë - dhe zakonisht shoqërohen me një supernova, GRB 060614 nuk bëri asnjërën. Ai zgjati për 102 sekonda të mrekullueshme, por nuk u shoqërua me ndonjë shpërthim ylli. Për krahasim, shumica e shpërthimeve të rrezeve gama zgjasin vetëm 2-3 sekonda.

GRB 060614 u zhvillua në një galaktikë që kishte shumë pak yje në gjendje të prodhonte shpërthime ose shpërthime të gjata. Për astronomët dhe astrofizikanët duket se kjo shpërthim rrezesh gamme erdhi nga askund dhe thjesht u rrëzua në vetvete pas vetëm disa momenteve të shkurtra. Disa vjet më vonë, shkencëtarët prezantuan hipotezën se GRB 060614 mund të kishte qenë një vrimë e bardhë. Kjo, në fund të fundit, përshkruan në mënyrë të përsosur atë që ne do të presim të shohim nga një vrimë e bardhë - një burim i fuqishëm, i paqëndrueshëm i materies dhe energjisë që zhduket menjëherë pas formimit, zakonisht nga një pikë shumë e vogël për të parë. Dhe ndërsa nuk mund të konkludohet se GRB 060614 ishte në të vërtetë një fenomen kaq fantastik, modelet aktuale shkencore nuk kanë asnjë shpjegim për atë që ndodhi. Shkencëtarët e NASA besojnë se diçka krejtësisht e re ishte përgjegjëse për shpërthimin e rrezes së gama, me shumë pranojnë se përkundër kushtimit të një kohe të madhe për vëzhgim dhe të dhëna, ata thjesht nuk e dinë se çfarë mund ta ketë shkaktuar atë. Që nga zbulimi i saj në 2006, dhjetëra teleskopë, përfshirë Hubble, kanë studiuar ngjarjen.

Tani për tani, askush nuk mund të thotë me siguri se kemi parë këto objekte fantastike në universin tonë. Por mund ta themi këtë: relativiteti i përgjithshëm prishet në njëjësitetin e një vrimë të zezë. Dendësia e energjisë dhe lakimi thjesht nuk lejojnë që relativiteti i përgjithshëm të jetë një përshkrues i mirë i asaj që ndodh brenda një vrimë të zezë. Vetëm pasi të kemi një kuptim më të plotë të fizikës, ne mund të përjashtojmë objekte si vrimat e bardha dhe vrimat e krimbave, të cilat jetojnë, tani për tani, vetëm në trillimet tona shkencore. Por unë mendoj se është e rëndësishme të shtoni se në një moment, vrimat e zeza konsideroheshin gjithashtu trillime.