PUTING HOLE: KASAYSAYAN, TEORYA AT KUNG PAANO ITO NABUO - PISIKAL - 2025

Ang puting butas ay isang pagkakapareho ng puwang - oras, na kabilang sa eksaktong mga solusyon ng mga equation ng pangkalahatang kapamanggitan. Ang mga singularities na ito ay tinatawag na isang kaganapan ng abot-tanaw. Nangangahulugan ito ng pagkakaroon ng isang hadlang, na sa isang puting butas ay walang maaaring tumagos mula sa labas. Teoretikong, isang puting butas ay isang pagkakapareho na napupunta sa nakaraan.

Sa ngayon ay wala pang nakamasid. Ngunit posible na may utang tayo sa pinaka espesyal sa lahat: ang Big Bang na 13.8 bilyong taon na ang nakakalipas ay maaaring isaalang-alang bilang isang kaganapan na sanhi ng isang napakalaking puting butas.

Ang isang malaking masa tulad ng isang planeta ay maaaring warp space-time. Pinagmulan: Mysid

Ang teorya ng pangkalahatang kapamanggitan ay isinasaalang-alang na ang space-time ay maaaring mabago sa pamamagitan ng epekto ng pagpabilis o sa pamamagitan ng pagkakaroon ng napakalaking mga bagay. Ito ay ang parehong teorya na hinulaang ang pagkakaroon ng mga itim na butas, kung saan ang mga puting butas ay magiging katapat. Samakatuwid, ang pagkakaroon ng mga ito ay itinuturing na pantay na posible.

Ngayon, upang mabuo ang espasyo sa oras na pagkakapareho ng ilang pisikal na mekanismo ay kinakailangan. Sa kaso ng mga itim na butas, ang sanhi ay kilala na ang pagbagsak ng gravitational ng isang supermassive star.

Ngunit ang pisikal na mekanismo na maaaring bumubuo ng isang puting-hole-tulad ng pagiging singular ay hindi pa nalalaman. Bagaman tiyak na lumitaw ang mga kandidato upang maipaliwanag ang kanilang posibleng pagsasanay, tulad ng makikita sa madaling panahon.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga itim na butas at puting butas

Marami sa mga kilalang itim na butas ay ang nalalabi sa isang supergantant na bituin na nagdusa ng isang panloob na pagbagsak.

Kapag nangyari iyon, ang mga puwersa ng gravitational ay tumataas sa sukat na walang lumapit ay makakaligtas sa impluwensya nito, kahit na ang ilaw.

Iyon ang dahilan kung bakit ang mga itim na butas ay may kakayahang lunukin ang lahat ng bumagsak sa kanila. Sa kabaligtaran, walang makapasok sa isang puting butas, lahat ay tatanggihan o itatapon mula rito.

Posible ba ang pagkakaroon ng naturang bagay? Pagkatapos ng lahat, ang mga itim na butas ay nanatili sa loob ng mahabang panahon bilang isang solusyon sa matematika sa mga equation ng larangan ng Einstein, hanggang sa napansin silang salamat sa mga epekto ng gravitational at radiation na sanhi ng mga ito sa kanilang paligid, at kamakailan na nakuhanan ng litrato.

Sa kaibahan, ang mga puting butas ay nakatago pa rin mula sa mga kosmologist, kung mayroon talaga.

Kasaysayan ng pagtuklas nito

Ang teorya ng pagkakaroon ng mga puting butas ay nagsimula mula sa mga gawa ng Karl Schwarzschild (1873-1916), isang Aleman na pisiko at una na makahanap ng eksaktong solusyon sa relatibong katibayan ng Albert Einstein.

Upang gawin ito, gumawa siya ng isang modelo na may spherical symmetry na ang mga solusyon ay may mga singularities, na tiyak na itim na butas at ang kanilang mga puting katapat.

Ang akda ni Schwarzschild ay hindi eksaktong popular, marahil na nai-publish sa panahon ng Unang Digmaang Pandaigdig. Tumagal ng ilang taon para sa dalawang pisika na dalhin ito nang nakapag-iisa noong 1960.

Noong 1965 ang mga matematiko na sina Igor Novikov at Yuval Ne'eman ay nagsuri ng mga solusyon sa Schwarzschild, ngunit gumagamit ng ibang sistema ng coordinate.

Sa oras na iyon ang salitang puting butas ay hindi pa naisaayos. Sa katunayan, sila ay kilala bilang "nahuli na nuclei", at itinuturing na hindi matatag.

Gayunpaman, bilang katapat ng mga itim na butas, sinubukan ng mga mananaliksik na makahanap ng isang pisikal na bagay na ang kalikasan ay katugma sa na hinulaang para sa mga puting butas.

Quasars at puting butas

Naniniwala ang mga mananaliksik na natagpuan nila ito sa mga quasars, ang pinakamaliwanag na mga bagay sa Uniberso. Nagpapalabas ito ng isang matinding pagkilos ng radiation na nakikita ng mga teleskopyo sa radyo, tulad ng dapat na isang puting butas.

Gayunpaman, ang enerhiya ng mga quasars ay kalaunan ay binigyan ng isang mas magagawa na paliwanag, na nauugnay sa mga itim na butas sa gitna ng mga kalawakan. At sa gayon ang mga puting butas ay muli bilang abstract na matematika entidad.

Kaya kahit na kilala sila, ang mga puting butas ay nakatanggap ng mas kaunting pansin kaysa sa mga itim na butas. Ito ay dahil hindi lamang sa katotohanan na sila ay pinaniniwalaan na hindi matatag, na inilalagay ang kanilang aktwal na pag-iral sa pagdududa, ngunit din dahil walang makatwirang hypothesis tungkol sa kanilang posibleng pinagmulan.

Sa kaibahan, ang mga itim na butas ay lumabas mula sa pagbagsak ng gravitational ng mga bituin, isang pisikal na kababalaghan na maayos na na-dokumentado.

Posibleng paghahanap ng isang puting butas

Kumbinsido ang mga mananaliksik na sa wakas ay nakita nila ang isang puting butas sa isang kababalaghan na tinatawag na GRB 060614, na naganap noong 2006. Ang kababalaghan na ito ay iminungkahi bilang unang dokumentado na hitsura ng isang puting butas.

Ang GRB 060614 ay isang gamma ray burst na napansin ni Neil Gehrels 'Swift Observatory noong Hunyo 14, 2006, na may mga kakaibang katangian. Hinamon nito ang isang dating ginawang pang-agham na pinagsama sa pinagmulan ng gamma-ray bursts at black hole.

Ang Big Bang, na pinaniniwalaan ng ilan ay isang napakalaking puting butas, ay maaaring maging resulta ng isang napakalakas na itim na butas, sa gitna ng isang hindi kilalang kalawakan na matatagpuan sa ating uniberso ng magulang.

Ang isa sa mga paghihirap sa pagmamasid sa isang puting butas ay ang lahat ng bagay ay pinatalsik mula dito sa isang pulso. Kaya ang puting butas ay walang kinakailangang pagpapatuloy na dapat sundin, habang ang mga itim na butas ay may sapat na pagtitiyaga na makikita.

Teorya

Ini-post ni Einstein na ang masa, oras, at haba ay malapit na nakasalalay sa bilis ng sanggunian ng sanggunian kung saan sila sinusukat.

Bilang karagdagan, ang oras ay isinasaalang-alang bilang isang mas variable, na may parehong kabuluhan ng mga variable na spatial. Kaya, ang space-time ay sinasalita bilang isang nilalang kung saan naganap ang anumang kaganapan at lahat ng mga kaganapan.

Nakikipag-ugnay ang bagay sa tela ng espasyo-oras at binabago ito. Inilalarawan ni Einstein kung paano ito nangyayari sa isang hanay ng 10 mga tensor equation, na kilala bilang mga equation ng patlang.

Ang ilang mahahalagang konsepto sa teorya ng kapamanggitan

Ang mga tensor ay matematika entidad na nagpapahintulot sa temporal variable na isaalang-alang sa parehong antas ng mga variable na spatial. Ang mga kilalang vectors tulad ng lakas, bilis at pabilisin ay bahagi ng pinalawak na hanay ng matematika na mga nilalang na ito.

Ang aspeto ng matematika ng mga equation ni Einstein ay nagsasangkot din ng mga konsepto tulad ng panukat, na kung saan ang distansya sa parehong puwang at oras na naghihiwalay sa dalawang mga kaganapan na malapit sa infinitesimally.

Ang dalawang puntos sa spacetime ay bahagi ng isang curve na tinatawag na isang geodesic. Ang mga puntong ito ay nagkakaisa ng isang distansya sa puwang. Ang nasabing representasyon ng oras ng espasyo ay sinusunod sa sumusunod na pigura:

Ang hugis ng kono ay natutukoy ng bilis ng ilaw c, na kung saan ay isang pare-pareho sa lahat ng mga frame ng sanggunian. Ang lahat ng mga kaganapan ay dapat maganap sa loob ng cones. Kung may mga kaganapan sa labas ng mga ito, walang paraan ng pag-alam, dahil ang impormasyon ay dapat maglakbay nang mas mabilis kaysa sa ilaw na malalaman.

Ang mga equation sa larangan ng Einstein ay umamin ng isang solusyon na may dalawang singularidad sa isang walang laman na rehiyon (iyon ay, nang walang masa). Ang isa sa mga singularities ay isang itim na butas at ang isa pa ay isang puting butas. Para sa parehong may isang kaganapan na abot-tanaw, na kung saan ay isang spherical hangganan ng may hangganan na radius na pumapalibot sa pagkakapareho.

Sa kaso ng mga itim na butas, wala, kahit na ang ilaw, ay maaaring makalabas sa rehiyon na ito. At sa mga puting butas, ang kaganapan ng abot-tanaw ay isang hadlang na walang maaaring tumagos mula sa labas. Ang solusyon ng itim na butas sa vacuum ay nasa light cone ng hinaharap, habang ang puting butas na butas ay nasa nakaraang rehiyon ng light cone.

Ang mga solusyon ng mga equation ni Einstein na nagsasama ng isang totoong itim na butas ay nangangailangan ng pagkakaroon ng bagay, at sa kasong ito ang solusyon na naglalaman ng puting butas ay nawala. Samakatuwid, napagpasyahan na bilang isang solusyon sa matematika, sa teorya ng mga solong solusyon nang walang bagay, mayroong mga puting butas. Ngunit hindi ito ang kaso kung ang bagay ay kasama sa mga equation ni Einstein.

Paano nabuo ang isang puting butas?

Noong 2014, ang teoretikal na pisiko na si Carlo Rovelli at ang kanyang koponan sa University of Aix-Marseille sa Pransya ay iminungkahi na ang mga puting butas ay maaaring lumitaw mula sa pagkamatay ng isang itim na butas.

Nasa 1970s, ang nangungunang eksperto sa mga itim na butas, si Stephen Hawking, ay kinakalkula na ang isang itim na butas ay nawawala ang masa sa pamamagitan ng paglabas ng Hawking radiation.

Ang mga pagkalkula ni Rovelli at ng kanyang koponan ay nagpapahiwatig na ang tulad ng isang pag-urong ng pagkawala ng radiation mula sa isang itim na butas ay maaaring, sa pangwakas na yugto nito, ay gumawa ng isang bounce na lumilikha ng isang puting butas.

Ngunit ang mga kalkulasyon ni Rovelli ay nagpapahiwatig din na sa kaso ng isang itim na butas na may masa na katumbas ng Araw, tatagal ng isang beses na parisukat ng kasalukuyang panahon ng Uniberso upang makabuo ng isang puting butas.

Mga puting butas at madilim na bagay

Isang segundo pagkatapos ng Big Bang, ang pagbabagu-bago sa density sa isang mabilis na pagpapalawak ng Uniberso ay nakagawa ng primordial black hole (nang hindi nangangailangan ng pagbagsak ng stellar).

Ang mga itim na butas na itim na ito ay marami, maraming mas maliit kaysa sa mga stellar na nagmula at maaaring sumingaw hanggang mamatay sila upang mabigyan ng daan ang isang puting butas sa isang oras na kasama sa buhay ng Uniberso.

Ang mga mikroskopikong puting butas ay maaaring maging napakalaking. Halimbawa, ang laki ng isang butil ng alikabok ay maaaring magkaroon ng mas malaki kaysa sa Buwan.

Ipinapahiwatig pa ng koponan ni Rovelli na ang mga mikroskopikong puting butas na ito ay maaaring magpaliwanag ng madilim na bagay, isa pa sa pinakamahalagang mga misteryo ng kosmolohikal.

Ang mga mikroskopikong puting butas ay hindi magpapalabas ng radiation; at dahil sila ay mas maliit kaysa sa isang haba ng daluyan, lumilitaw na sila ay hindi nakikita. Ito ay maaaring isa pang kadahilanan na magpapaliwanag kung bakit hindi pa nila napansin.

Mga Sanggunian

1. Battersby, S. 2010. Ang walang hanggang itim na butas ay ang panghuli ligtas na kosmiko. Nabawi mula sa: newscientist.com.
2. Choi, C. 2018. Ang White Holes ay maaaring lihim na sangkap sa misteryosong madilim na bagay. Nabawi mula sa: space.com.
3. Fraser, C. 2015. Ano ang mga puting butas ?. Nabawi mula sa: phys.org.
4. Masters, Karen. 2015. Ano ang isang puting butas ?. Nabawi mula sa mausisa.astro.cornell.edu
5. Wikiwand. Puti na butas. Nabawi mula sa: wikiwand.com