Чёрная дыра и белая дыра: это не настоящие дыры (но определённо космические любопытные!)

Давайте будем абсолютно ясны: несмотря на их немного вводящие в заблуждение названия, ни чёрные дыры, ни белые дыры не являются буквальными «дырами». По сути, это объекты (или в случае белых дыр — гипотетические явления), которым мы, люди, дали «красочные» имена. Почему? Потому что астрономия любит немного поэтической приправы!

Чёрные дыры: не дыра, а чрезвычайно плотный объект

Термин «чёрная дыра» может создать впечатление, что это как космический сливной канал, втягивающий всё внутрь, но на самом деле это чрезвычайно плотный физический объект. Представьте, что вся масса звёзд (или нескольких звёзд, если хотите что-то большее) сжата в такой маленький объём, что гравитация не позволяет свету отражаться от поверхности. Любой фотон, приблизившийся слишком близко, просто застревает.

Почему в названии слово «чёрная»? Просто: если свет не может вырваться, мы не можем увидеть его отражение — поэтому объект выглядит чёрным на космическом фоне. А «дыра»? Исторически люди думали, что что-то, что может заключать материю и свет, должно быть бездной. Но успокойтесь, это не волшебные ворота в никуда; это физический объект с невероятно сильной гравитацией.

Белые дыры: «звёздного типа» объекты, которые мы называем дырами

Теперь перевернём ситуацию: если «чёрная дыра» поглощает весь свет и материю, «белая дыра» была бы чем-то, что свободно излучает свет и материю. Но вот в чём интерес: это звучит как звезда — светящийся газовый шар, излучающий энергию наружу. На самом деле, мы можем притвориться, что не знаем, откуда берётся материя (то есть космическое топливо), и просто сказать, что она всё время излучает энергию. Вот вам «белая дыра» — по сути, так ведут себя звёзды.

Формально в теоретической физике «белая дыра» считается интересным аналогом чёрной дыры (встречается в некоторых математических решениях), но в реальности это просто любая светящаяся звезда, излучающая энергию. Никаких экзотических физических трюков — никаких межпространственных пекарен, раздающих бесконечные круассаны.

Аналогия космической «пекарни» (но не лезем к тёмной энергии)

Люди часто сравнивают гипотетическую белую дыру с пекарней, которая волшебным образом производит булочки без теста. Это красивый (и аппетитный) образ, но он по сути больше соответствует концепции тёмной энергии — а это уже совсем другой космический «мешок с червями» (или космические круассаны), который мы здесь не рассматриваем. Мы любим шутки, но давайте соблюдать порядок.

В реальности звезда (этот источник энергии) имеет свой внутренний запас «топлива» — водород, гелий и т. д. — так что она не создаёт энергию ex nihilo («из ничего»). Иными словами, это не пекарня без муки; это хорошо оснащённая космическая кухня. Так что белая дыра в чисто теоретическом смысле остаётся скорее математической загадкой, чем повседневным астрофизическим объектом.

Почему это и смешно, и чрезвычайно важно

Весёлая часть: люди любят давать вещам драматичные названия. «Чёрные дыры» не являются настоящими дырами, «белые дыры» могут быть странно описанными светящимися звёздами, а «тёмная энергия» иногда включается в аналогии с булочками. Астрономы действительно склонны к театральности — подождите, пока услышите о «спагеттификации».

Важная часть: поняв эти космические факты, мы рассеваем тайну о Вселенной. Когда мы понимаем, что чёрные дыры — это чрезвычайно плотные небесные тела, а не фантастические порталы, а белые дыры — по сути теоретические излучатели энергии (по сути похожие на звёзды), мы можем сосредоточиться на настоящей науке: измерении гравитационных волн, фотографировании «теней» чёрных дыр и разгадке загадки большого энергетического цикла Вселенной.

Заключительные мысли: никаких настоящих дыр в этой истории

В конце концов, чёрные дыры — это чрезвычайно компактные объекты, управляющие гравитационными силами, которые не позволяют свету вырваться, а белые дыры (строго говоря, в теории) больше похожи на роскошные математические звёзды, чем на настоящие дыры. Наша любимая «пекарская аналогия» может заставить подумать о тёмной энергии, но это уже другая космическая история.

Итак, чёрные и белые дыры могут иметь вводящие в заблуждение названия, но они прекрасно раскрывают крайности Вселенной: с одной стороны — материя заключена, с другой — энергия излучается. И разве это не идеальная космическая комедия? Мы раскрываем величайшие тайны Вселенной, только чтобы узнать, что «дыра» — это всего лишь языковая фигура. Наука может быть невероятно забавной — и именно поэтому она так важна.

Дополнительные источники & Космические шутки

• Event Horizon Telescope: настоящие изображения чёрных дыр (смотрите, мама — никакого отражённого света!)
• LIGO Scientific Collaboration: гравитационные волны от столкнувшихся «не-дыр»
• Основная физика звёзд: любая звезда по сути является «белой дырой» с ядерной «кухней»
• Тёмная энергия: «бездонная пекарня» Вселенной, но оставим её в стороне!