Mustat aukot ja valkoiset aukot: Ne ovat todellisia aukkoja (mutta ehdottomasti kosmisia uteliaita!)

Olkaamme täysin selkeitä: huolimatta niiden hieman harhaanjohtavista nimistä, ei mustat aukot eikä valkoiset aukot ole kirjaimellisia aukkoja. Ne ovat pohjimmiltaan kohteita (tai valkoisten aukkojen tapauksessa hypoteettisia ilmiöitä), joille me ihmiset olemme antaneet "värikkäitä" nimiä. Miksi? Koska tähtitiede pitää hieman runollisesta mausteesta!

Mustat aukot: Ei aukko, vaan erittäin tiheä kohde

Termi "musta aukko" voi antaa vaikutelman, että se on kuin kosminen viemäriputki, joka imaisee kaiken sisäänsä, mutta todellisuudessa se on erittäin tiheä fyysinen kohde. Kuvittele, että kaikkien tähtien (tai useiden tähtien, jos haluat jotain suurempaa) massa olisi pakattu niin pieneen tilavuuteen, että painovoima estäisi valon heijastumisen pinnalta. Mikä tahansa fotoni, joka lähestyy liian läheltä, yksinkertaisesti jää loukkuun.

Miksi nimessä on sana "musta"? Yksinkertaista: jos valo ei voi paeta, emme voi nähdä sitä heijastuneena – siksi kohde näyttää mustalta kosmisessa taustassa. Entä "aukko"? Historiallisesti ihmiset ajattelivat, että jokin, joka voi vangita aineen ja valon, täytyy olla kuilu. Mutta rauhoitu, se ei ole taikaportti minnekään; se on fyysinen kohde, jolla on uskomattoman voimakas painovoima.

Valkoiset aukot: "Tähtityyppisiä" kohteita, joita kutsumme aukoiksi

Käännetäänpä tilanne: jos "musta aukko" imee kaiken valon ja aineen, "valkoinen aukko" olisi jotain, joka vapaasti säteilee valoa ja ainetta. Mutta tässä on mielenkiintoista: se kuulostaa tähdeltä – hohtava kaasupallo, joka säteilee energiaa ulospäin. Itse asiassa voimme teeskennellä, ettemme tiedä, mistä aine (eli kosminen polttoaine) tulee, ja vain sanoa, että se säteilee energiaa koko ajan. Tässä on sinulle "valkoinen aukko" – pohjimmiltaan näin tähdet käyttäytyvät.

Formaalisti teoreettisessa fysiikassa "valkoinen aukko" pidetään mielenkiintoisena mustan aukon vastineena (esiintyy tietyissä matemaattisissa ratkaisuissa), mutta todellisuudessa se on vain mikä tahansa hohtava tähti, joka säteilee energiaa. Ei mitään eksoottisia fysiikan temppuja – ei mitään ulottuvuuksien leipomoita, jotka jakavat loputtomia croissanteja.

Kosminen "leipomo" analogia (mutta ei mennä pimeän energian puolelle)

Ihmiset usein vertaavat hypoteettista valkoista aukkoa leipomoon, joka taianomaisesti valmistaa pullia ilman taikinaa. Se on kaunis (ja ruokahalua herättävä) kuva, mutta se vastaa enemmän pimeän energian käsitettä – ja se on jo aivan eri kosminen "matolaatikko" (tai kosmiset croissantit), jota emme käsittele täällä. Pidämme vitseistä, mutta pidetään järjestys.

Todellisuudessa tähti (se energian säteilejä) omaa sisäisen "polttoaine" varastonsa – vetyä, heliumia jne. – joten se ei luo energiaa ex nihilo ("tyhjästä"). Toisin sanoen, se ei ole leipomo ilman jauhoja; se on hyvin varusteltu kosminen keittiö. Joten valkoinen aukko puhtaasti teoreettisessa mielessä on edelleen enemmän matemaattinen mielenkiinto kuin jokapäiväinen astrofysiikan kohde.

Miksi se on sekä hauskaa että äärimmäisen tärkeää

Hauska osa: ihmiset tykkäävät antaa asioille dramaattisia nimiä. "Mustat aukot" eivät ole todellisia aukkoja, "valkoiset aukot" voivat olla omituisesti kuvattuja hohtavia tähtiä, ja "pimeä energia" joskus liitetään pulla-analogiaan. Astronomit ovat todellakin taipuvaisia teatraalisuuteen – odota kun kuulet "spagetifikaatiosta".

Tärkeä osa: ymmärtämällä nämä kosmiset faktat me hajotamme salaisuuden universumista. Kun ymmärrämme, että mustat aukot ovat erittäin tiheitä taivaankappaleita, eivät fantasiaportteja, ja valkoiset aukot ovat pohjimmiltaan teoreettisia energian säteilijöitä (pohjimmiltaan tähtiä muistuttavia), voimme keskittyä todelliseen tieteeseen: gravitaatioaaltojen mittaamiseen, mustien aukkojen "varjojen" valokuvaamiseen ja universumin suuren energian kierron mysteerin ratkaisemiseen.

Lopun ajatukset: Ei oikeita aukkoja tässä tarinassa

Lopulta mustat aukot ovat erittäin kompakteja, painovoimaa hallitsevia kohteita, jotka estävät valon pakenemisen, ja valkoiset aukot (tiukasti ottaen teoriassa) muistuttavat enemmän loistavia matemaattisia tähtiä kuin todellisia aukkoja. Meidän suosittu "leipomo-analogia" voi saada ajattelemaan pimeää energiaa, mutta se on jo toinen kosminen tarina.

Joten mustilla ja valkoisilla aukoilla voi olla harhaanjohtavat nimet, mutta ne paljastavat erinomaisesti universumin ääripäät: toisella puolella aine on vangittu, toisella puolella energiaa säteillään. Eikö se ole täydellinen kosminen komedia? Avaamme universumin suurimmat salaisuudet vain ymmärtääksemme, että "aukko" on vain kielikuva. Tiede voi olla uskomattoman hauskaa – ja juuri siksi se on niin tärkeää.

Lisälähteet & Kosmiset vitsit

• Event Horizon Telescope: Todelliset mustien aukkojen kuvat (katso, äiti – ei heijastunutta valoa!)
• LIGO Scientific Collaboration: Gravitaatioaallot törmäävistä "ei-aukoista"
• Tähtifysiikan perusteet: Mikä tahansa tähti on pohjimmiltaan "valkoinen aukko" ydin "keittiöllä"
• Pimeä energia: Universumin "kuilu-leipomo", mutta jätetään se rauhaan!