Storia del buco bianco, teoria e come si forma

Lui Buco bianco È unicità dello spazio - tempo, appartenente alle soluzioni esatte delle equazioni della relatività generale. Queste singolarità hanno quello che viene chiamato a Orizzonte degli eventi. Ciò significa la presenza di una barriera, che in un buco bianco non può nulla dall'esterno. Teoricamente, un buco bianco è un'unicità che va al passato.

Al momento nessuno è stato in grado di osservarne nessuno. Ma possiamo dover l'esistenza al più speciale di tutti: il Big Bang di 13 fa.8 miliardi di anni possono essere considerati come un evento causato da un buco bianco supermassiccio.

Una grande massa come un pianeta, può deformare lo spazio-tempo. Fonte: mysid [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

La teoria della relatività generale ritiene che lo spazio-tempo possa deformarsi a causa dell'accelerazione o della presenza di oggetti di massa. Questa è la stessa teoria che prevedeva l'esistenza di buchi neri, di cui i buchi bianchi sarebbero la controparte. Pertanto, l'esistenza di questi.

Ora, per formare una singolarità spaziale, è necessario un meccanismo fisico. Nel caso dei buchi neri si sa che la causa è il crollo gravitazionale di una stella supermassica.

Ma il meccanismo fisico che potrebbe formare un'unicità del buco bianco non è noto finora. Sebbene ovviamente siano emersi candidati per spiegare la loro possibile formazione, come si vedrà a breve.

[TOC]

Differenze tra buchi neri e buchi bianchi

Molti dei buchi neri noti sono il residuo di una stella supergigente che ha subito un crollo interno.

Quando ciò accade, le forze gravitazionali aumentano a tal punto che nulla che si avvicina può sfuggire alla sua influenza, nemmeno la luce.

Ecco perché i buchi neri sono in grado di ingoiare tutto ciò che cade in loro. Al contrario, nulla potrebbe entrare in un buco bianco, tutto sarebbe respinto o respinto da esso.

È l'esistenza di un oggetto simile possibile? Dopotutto, i buchi neri sono rimasti a lungo come una soluzione matematica delle equazioni sul campo di Einstein, fino a quando non sono stati rilevati grazie agli effetti gravitazionali e delle radiazioni che causano nel loro ambiente e sono stati recentemente fotografati.

D'altra parte, i buchi bianchi sono ancora nascosti dai cosmologi, se esistono davvero.

Storia della tua scoperta

La teoria sull'esistenza di buchi bianchi è iniziata dalle opere di Karl Schwarzschild (1873-1916), un fisico tedesco e il primo a trovare una soluzione esatta per le equazioni relativistiche sul campo di Albert Einstein.

Può servirti: effetto Doppler: descrizione, formule, casi, esempi

Per fare ciò, ha sviluppato un modello con simmetria sferica le cui soluzioni hanno percorsi, che sono precisamente buchi neri e le loro controparti bianche.

Il lavoro di Schwarzschild non era esattamente popolare, forse per essere stato pubblicato durante la guerra mondiale. Abbiamo dovuto aspettare alcuni anni per due fisici per riprendere in modo indipendente negli anni '60.

Nel 1965 i matematici Igor Novikov e Yuval Ne'eman analizzarono le soluzioni di Schwarzschild, ma usando un sistema di coordinate diverso.

A quel tempo il termine buco bianco non era stato ancora coniato. In effetti, erano conosciuti come "nuclei ritardati" e erano considerati instabili.

Tuttavia, essendo la controparte dei buchi neri, i ricercatori hanno cercato di trovare un oggetto fisico la cui natura era compatibile con la previsione per i buchi bianchi.

Quasares e Blancos Hoods

I ricercatori credevano di trovarlo nei quasar, gli oggetti più luminosi dell'universo. Questi emettono un flusso intenso di radiazioni rilevabili dai radiotelescopi, come dovrebbe farlo un buco bianco.

Tuttavia, all'energia dei quasar è stata finalmente data una spiegazione più fattibile, legata ai buchi neri al centro delle galassie. E così, i buchi bianchi erano di nuovo come entità matematiche astratte.

Quindi anche essendo conosciuti, i buchi bianchi sono stati prestati molta meno attenzione dei buchi neri. Ciò è dovuto non solo per credere che siano instabili, il che mette in discussione la sua vera esistenza, ma a ciò non vi è alcuna ragionevole ipotesi sulla sua possibile origine.

Al contrario, i buchi neri derivano dal crollo gravitazionale delle stelle, un fenomeno fisico che è stato ben documentato.

Possibile scoprire di un buco bianco

Ci sono ricercatori che sono convinti di aver finalmente rilevato un buco bianco in un fenomeno chiamato GRB 060614, nel 2006 si sono verificati. Questo fenomeno è stato proposto come la prima apparizione documentata di un buco bianco.

GRB 060614 era un'esplosione di raggi gamma rilevati dal Neil Gehrels Swift Observatory il 14 giugno 2006, con proprietà peculiari. Ha sfidato un consenso scientifico precedentemente sostenuto sulle origini di esplosioni di raggi gamma e buchi neri.

Il Big Bang, che alcuni credono che fosse un buco bianco supermassiccio, a sua volta avrebbe potuto essere il risultato di un buco nero anche supermasico, nel cuore di una galassia sconosciuta situata nel nostro padre dell'universo.

Può servirti: modi per elettrizzare un corpo (con esempi)

Una delle difficoltà nell'osservazione di un buco bianco è che tutta la materia ne viene espulsa in un impulso unico. Quindi il buco bianco manca della continuità necessaria da osservare, tuttavia i buchi neri hanno abbastanza persistenza per essere visti.

Teoria

Einstein postula che la massa, il tempo e la lunghezza hanno una stretta dipendenza con la velocità del sistema di riferimento in cui vengono misurati.

Inoltre, il tempo è considerato come un'altra variabile, con lo stesso significato delle variabili di spazio. Pertanto, si parla di spazio-tempo come entità in cui si svolgono qualsiasi evento e tutti gli eventi.

La materia interagisce con il tessuto spaziale e lo modifica. Einstein descrive il modo in cui ciò accade con un insieme di 10 equazioni di tensionamento, note come equazioni sul campo.

Alcuni concetti importanti nella teoria della relatività

IL Tensioneri Sono entità matematiche che consentono di considerare la variabile temporanea allo stesso livello delle variabili di spazio. I vettori ben noti come forza, velocità e accelerazione fanno parte di questo insieme ampliato di entità matematiche.

L'aspetto matematico delle equazioni di Einstein coinvolge anche concetti come metrica, che è la distanza sia nello spazio che nel tempo che separa due eventi infinitamente vicini.

Due punti nello spazio-tempo sono parte di una curva chiamata Geodetico. Questi punti sono uniti una distanza spaziale. Tale rappresentazione dello spazio temporale si osserva nella figura seguente:

La forma del cono è determinata dalla velocità della luce C, che è una costante in tutti i sistemi di riferimento. Tutti gli eventi devono avvenire all'interno dei coni. Se ci sono eventi al di fuori di loro non c'è modo di sapere, perché le informazioni dovrebbero viaggiare più velocemente della luce da percepire.

Le equazioni sul campo di Einstein ammettono una soluzione con due singolarità in una regione vuota (cioè senza massa). Una di quelle singolarità è un buco nero e l'altra è un buco bianco. Per entrambi c'è un orizzonte di eventi, che è un confine sferico della radio finita che circonda la singolarità.  

Nel caso dei buchi neri, nulla, nemmeno la luce, può uscire da questa regione. E nei buchi bianchi, l'orizzonte eventi è una barriera alla quale nulla può essere trasferito dall'esterno. La soluzione del buco nero nel vuoto è nel cono della luce del futuro, mentre la soluzione del buco bianco si trova nella regione del passato del cono di luce.

Può servirti: velocità media

Le soluzioni di equazioni di Einstein che comprendono un vero buco nero richiedono la presenza della materia e in questo caso la soluzione contenente il buco bianco scompare. Pertanto, si è concluso che come soluzione matematica, nella teoria delle soluzioni singolari senza materia, esistono buchi bianchi. Ma non è quando la questione è inclusa nelle equazioni di Einstein.

Come si forma un buco bianco?

Nel 2014, il fisico teorico Carlo Rovelli e il suo team di lavoro all'Università di Aix-Marsella in Francia hanno proposto che i buchi bianchi possano derivare dalla morte di un buco nero.

Già negli anni '70, il massimo esperto di buchi neri, Stephen Hawking, ha calcolato che un buco nero perde la massa attraverso l'emissione di Hawking Radiation.

I calcoli di Ravelli e il suo team indicano che tale contrazione per la perdita di radiazioni di un buco nero potrebbe, nella sua fase finale, produrre un rimbalzo che ha origine un buco bianco.

Ma i calcoli di Ravelli indicano anche che nel caso di un buco nero con un impasto pari a quello del sole, circa un'età di quattro anni dell'attuale età dell'universo sarebbe tenuta a formare un buco bianco.

Buchi bianchi e materia oscura

Un secondo dopo il Big Bang, le fluttuazioni della densità di un universo rapido di espansione potrebbero produrre buchi neri primari (senza la necessità di crollo stellare).

Questi buchi neri primari sono molto più piccoli di quelli di origine a stella e possono evaporare fino a quando non muoiono per dare il posto a un buco bianco in un tempo compreso nella vita dell'universo.

I buchi bianchi microscopici possono essere molto enormi. Ad esempio, una delle dimensioni di un granello di polvere può avere una massa maggiore della luna.

Anche il team di Ravelli suggerisce che questi buchi bianchi microscopici possono spiegare la materia oscura, un altro dei più importanti misteri cosmologici.

I buchi bianchi microscopici non emetteranno radiazioni; E poiché sono più piccoli di una lunghezza d'onda, si rivelano invisibili. Questo potrebbe essere un altro motivo che spiegherebbe perché non sono ancora stati rilevati.

Riferimenti

1. Battersby, s. 2010. I buchi neri eterni sono la cassaforte cosmica definitiva. Recuperato da: Newscientist.com.
2. Choi, c. 2018. I buchi bianchi possono essere l'ingrediente segreto nella materia oscura misteriosa. Recuperato da: spazio.com.
3. Fraser, c. 2015. Quali sono i buchi bianchi?. Recuperato da: Phys.org.
4. Maestri, Karen. 2015. Cos'è un buco bianco?. Curioso recuperato.stella.Cornell.Edu
5. Wikiwand. Buco bianco. Recuperato da: wikiwand.com