Musta augu ja valge augu: Need ei ole tõelised augud (aga kindlasti kosmilised uudishimulikud!)

Olgem täiesti selged: hoolimata nende veidi eksitavatest nimedest ei ole mustad augud ega valged augud sõna otseses mõttes „augud“. Tegelikult on need objektid (või valgete aukude puhul hüpoteetilised nähtused), kellele me, inimesed, oleme andnud „värvikad“ nimed. Miks? Sest astronoomia armastab veidi poeetilist vürtsi!

Mustad augud: Mitte auk, vaid äärmiselt tihe objekt

Termin „must auk“ võib jätta mulje, et see on nagu kosmiline äravoolutoru, mis imeb kõik sisse, kuid tegelikult on see äärmiselt tihe füüsikaline objekt. Kujutage ette, et kõik tähed (või mitme tähe mass, kui soovite midagi suuremat) surutakse nii väikesesse ruumala, et gravitatsioon ei lase valgusel pinnalt peegelduda. Iga footon, mis liiga lähedale satub, lihtsalt jääb kinni.

Miks on nimisõnas „must“? Lihtne: kui valgus ei saa põgeneda, ei näe me seda peegeldumas – seega näib objekt kosmilises taustas must. Aga „auk“? Ajalooliselt arvasid inimesed, et miski, mis suudab kinni hoida ainet ja valgust, peab olema kuristik. Kuid rahunege maha, see ei ole imeline värav mitte kuhugi; see on füüsikaline objekt, millel on erakordselt tugev gravitatsioon.

Valged augud: „Tähtede tüüpi“ objektid, mida nimetame aukudeks

Nüüd pöörame olukorra ümber: kui „must auk“ neelab kogu valguse ja aine, siis „valge auk“ oleks midagi, mis vabalt kiirgab valgust ja ainet. Kuid siin on huvitav osa: see kõlab nagu täht – särav gaasipall, mis kiirgab energiat väljapoole. Tegelikult võime teeselda, et me ei tea, kust aine tuleb (st kosmiline kütus), ja lihtsalt öelda, et see kiirgab kogu aeg energiat. Siin on teile „valge auk“ – põhimõtteliselt nii käituvad tähed.

Formaalselt peetakse teoreetilises füüsikas „valget auku“ huvitavaks musta augu vastandiks (esineb teatud matemaatilistes lahendustes), kuid tegelikkuses on see lihtsalt ükskõik milline särav täht, mis kiirgab energiat. Ei mingit eksootilist füüsikalist trikki – ei mingit mõõtmetevahelist pagariäri, mis jagab lõputuid croissante.

Kosmilise „pagariäri“ analoogia (aga tumeda energia juurde ei läheme)

Inimesed võrdlevad sageli hüpoteetilist valget auku pagariäriga, mis imeliselt valmistab saiakesi ilma tainata. See on ilus (ja isuäratav) kujutis, kuid see sobib pigem tumeenergia kontseptsiooniga – mis on juba täiesti teine kosmiline „ussikott“ (või kosmilised croissantid), mida siin ei käsitle. Meile meeldivad naljad, aga hoidkem korda.

Tegelikkuses on tähel (see energia kiirgajal) oma sisemine „kütuse“ reserv – vesinik, heelium jne – nii et ta ei loo energiat ex nihilo („midagi mitteolles“). Teisisõnu, see ei ole jahu puuduv pagariäri; see on hästi varustatud kosmiline köök. Seega jääb valge auk puhtteoreetiliselt pigem matemaatiliseks huvitavuseks kui igapäevaseks astrofüüsikaliseks objektiks.

Miks see on nii naljakas kui ka erakordselt oluline

Naljakas osa: inimesed armastavad anda asjadele dramaatilisi nimesid. „Mustad augud“ ei ole tõelised augud, „valged augud“ võivad olla kummaliselt kirjeldatud säravad tähed ja „tumeenergia“ lisatakse mõnikord saiakeste analoogiate hulka. Astronoomid on tõesti kalduvad teatrilisusele – oodake, kuni kuulete „spagetifitseerimisest“.

Oluline osa: mõistes neid kosmilisi fakte, me lahustame saladuse universumi kohta. Kui mõistame, et mustad augud on äärmiselt tihedad taeva kehad, mitte fantaasiaportaalid, ja valged augud on põhimõtteliselt teoreetilised energia kiirgajad (põhimõtteliselt sarnased tähtedele), saame keskenduda tõelisele teadusele: gravitatsioonilainete mõõtmisele, mustade aukude „varjude“ pildistamisele ja universumi suure energia ringluse mõistatuse lahendamisele.

Lõpumõtted: Selles loos pole tõelisi auke

Lõppkokkuvõttes on mustad augud äärmiselt kompaktseteks, gravitatsiooni valitsevate jõudude objektideks, mis ei lase valgusel põgeneda, ja valged augud (rangelt teooria mõttes) sarnanevad pigem uhketele matemaatilistele tähtedele kui tõelistele aukudele. Meie armastatud „pagariäri analoogia“ võib panna mõtlema tumeenergia peale, kuid see on juba teine kosmiline lugu.

Nii et mustadel ja valgetel aukudel võivad olla eksitavad nimed, kuid nad paljastavad suurepäraselt universumi äärmuslikkused: üks pool – aine on vangistatud, teine pool – energia kiirgub. Ja kas see pole mitte täiuslik kosmiline komöödia? Avame universumi suurimad saladused, ainult selleks, et teada saada, et „auk“ on vaid keeleline kujund. Teadus võib olla erakordselt lõbus – ja just sellepärast on see nii oluline.

Täiendavad allikad & Kosmilised naljad

• Event Horizon Telescope: Tõelised mustade aukude pildid (vaadake, ema – pole peegeldunud valgust!)
• LIGO Scientific Collaboration: Gravitatsioonilained kokkupõrkuvatest „mitte-aukudest“
• Põhitähtede füüsika: Iga täht on põhimõtteliselt „valge auk“ tuumaköögi abil
• Tumeenergia: Universumi „kuristiku pagariäri“, kuid jätame selle kõrvale!