Zwarte gaten staan ​​al lang in de schijnwerpers als hemellichamen waaruit niets, zelfs licht niet, kan ontsnappen. Theoretisch natuurkundigen stellen echter een minder begrepen maar even fascinerende tegenhanger voor:het witte gat .

In tegenstelling tot zwarte gaten, die materie aantrekken, stoten witte gaten materie af.

1. Wat zijn witte gaten?
2. De theoretische basis van witte gaten
3. Kwantumoverwegingen van witte gaten
4. Bestaan ​​witte gaten?
5. Verbindingen met andere theoretische raamwerken

Wat zijn witte gaten?

In de astrofysica vertegenwoordigt een wit gat een theoretisch fenomeen waarbij materie en licht uit een bepaald gebied in de ruimte komen in plaats van naar binnen te worden getrokken. Het is precies het tegenovergestelde van een zwart gat.

Je weet misschien al dat een zwart gat een gebied in de ruimte is waar de zwaartekracht zo sterk is dat de ontsnappingssnelheid groter is dan de snelheid van het licht, waardoor het voor licht onmogelijk wordt om te ontsnappen.

Ontsnappingssnelheid verwijst naar de snelheid die een ding zou moeten reizen om te kunnen ontsnappen aan het zwaartekrachtveld van een planeet, zoals de aarde, en in plaats daarvan de ruimte in te reizen.

De theoretische basis van witte gaten

Het idee van een wit gat vindt zijn oorsprong in de Schwarzschild-oplossing voor zwarte gaten, genoemd naar de Duitse natuurkundige en astronoom Karl Schwarzschild, die deze oplossing formuleerde als reactie op Einsteins algemene relativiteitstheorie.

Toen Schwarzschild vergelijkingen formuleerde die zwarte gaten beschreven, ontdekte hij dat witte gaten zouden kunnen bestaan ​​onder dezelfde natuurwetten die zwarte gaten beheersen.

Door zijn oplossingen voor zwarte gaten uit te breiden via een tijdomkering-invariant, werd de singulariteit van het zwarte gat getransformeerd in een singulariteit van het witte gat – een gebied dat materie zou uitstoten in plaats van naar binnen te zuigen.

In de context van de natuurkunde betekent tijdomkering het voorstellen van een scenario waarin de tijd achteruit stroomt, waardoor de volgorde van gebeurtenissen wordt omgedraaid.

Schwarzschilds oplossing voor de vergelijkingen van Einstein beschrijft een punt-singulariteit omgeven door een gebeurtenishorizon.

Einsteins algemene relativiteitstheorie

Einsteins algemene relativiteitstheorie is een theorie over de zwaartekracht, die deze niet beschrijft als een kracht tussen objecten, zoals de theorie van Newton, maar als een kromming van ruimte en tijd die wordt veroorzaakt door massa en energie.

Volgens deze algemene relativiteitstheorie buigen planeten, sterren en andere massieve objecten de ruimte om hen heen, en deze buiging van de ruimte is wat wij waarnemen als zwaartekracht.

In wezen bewegen objecten zich langs deze bochten in de ruimte. Daarom draait de aarde bijvoorbeeld om de zon.

Wat is een punt-singulariteit?

Een punt-singulariteit is een locatie in de ruimte waar bepaalde grootheden (zoals dichtheid of zwaartekracht) oneindig groot worden.

In eenvoudiger bewoordingen is het een punt waarop alles wat we ons maar kunnen voorstellen in het hele universum – inclusief de wetten van de natuurkunde zelf – uiteenvalt omdat alles wordt samengedrukt in een onvoorstelbaar kleine ruimte.

Natuurkundigen gebruiken dit concept vaak om de kern van een zwart gat te beschrijven, waar alle massa geconcentreerd is op één punt.

Wat is een evenementhorizon?

Een waarnemingshorizon is in wezen een grens rond een zwart gat waarachter niets kan ontsnappen – zelfs geen licht.

Zie het als een punt waarop geen terugkeer meer mogelijk is; zodra iets deze grens overschrijdt, wordt het het zwarte gat in getrokken zonder enige kans om eruit te komen. Dit maakt de waarnemingshorizon tot de buitenste laag van een zwart gat, en definieert de grens waar de zwaartekracht te sterk wordt om te kunnen ontsnappen.

Zoals Schwarzschild theoretiseerde, wordt deze gebeurtenishorizon in het merkwaardige geval van tijdomkering, zoals in een wit gat, een grens waar materie en licht slechts vandaan kunnen komen. ontsnappen, niet worden geabsorbeerd.

Kwantumoverwegingen van witte gaten

Wanneer je witte gaten beschouwt als concepten op het gebied van de klassieke zwaartekracht en de kwantumzwaartekracht, breiden deze ideeën zich nog verder uit.

De kwantummechanica voorspelt, naast theorieën over kwantumzwaartekracht, fenomenen als Hawking-straling, waarbij zwarte gaten straling uitzenden als gevolg van kwantumeffecten nabij de waarnemingshorizon.

Door tijdomkering op deze processen toe te passen, speculeren sommige wetenschappers dat witte gaten op dezelfde manier materie en licht zouden kunnen uitzenden als een fysiek proces dat Hawking-straling weerspiegelt.

Bestaan ​​er witte gaten?

De vraag of witte gaten bestaan, is vol uitdagingen. Geen enkel observationeel bewijs ondersteunt rechtstreeks het bestaan ​​van dergelijke objecten in het waarneembare universum.

De theoretische natuurkunde biedt echter scenario's waarin theoretisch witte gaten zouden kunnen verschijnen. Eén mogelijkheid doet zich voor tijdens kosmische inflatie, of een 'oerknal', in het vroege heelal, waar extreme expansie gebieden van de ruimte-tijd zou kunnen hebben uitgerekt en witte gaten hebben gecreëerd.

Een ander intrigerend idee is de Big Bounce-theorie, die suggereert dat ons universum begon als een wit gat, gevormd uit de overblijfselen van een instortend moederuniversum.

Kwantumzwaartekrachttheorie van de lus

Andrew Hamilton, een astrofysicus, stelt dat als er witte gaten bestaan, dit overblijfselen kunnen zijn van superzware zwarte gaten die een kwantumzwaartekrachttransformatie hebben ondergaan, waardoor hun rol is omgedraaid van het absorberen naar het uitstoten van massa en energie. Deze theorie wordt luskwantumzwaartekracht genoemd.

Deze transformatie zou mogelijk kunnen plaatsvinden onder invloed van donkere energie of donkere materie, waarvan bekend is dat ze het universum beïnvloeden. Natuurkundigen hebben echter nog steeds geen duidelijk inzicht in de interactie tussen donkere materie en fundamentele deeltjes.

Verbindingen met andere theoretische kaders

Het verkennen van het concept van witte gaten raakt verschillende andere gebieden van de natuurkunde. Zwaartekrachtlenzen – een fenomeen waarbij licht rond massieve objecten zoals zwarte gaten buigt – zou bijvoorbeeld op dezelfde manier van toepassing kunnen zijn op witte gaten, waardoor onze perceptie van de ruimte daarachter verandert.

Bovendien sluit het idee van een baby-universum, mogelijk geboren uit de buitenste lagen van een moederuniversum door een wit gat, diep aan bij de multiversumtheorie, wat suggereert dat ons universum slechts een van de vele zou kunnen zijn.

Witte gaten vormen ook een uitdaging voor ons begrip van het thermisch evenwicht in het universum.

Omdat ze energie en materie uitstoten in plaats van absorberen, zouden ze theoretisch kunnen dienen als kosmische zaden, waarbij de energiedichtheid en fundamentele deeltjes door het universum worden verspreid, waardoor de vorming en evolutie van sterrenstelsels op manieren worden beïnvloed die fundamenteel verschillen van die van zwarte gaten.

We hebben dit artikel gemaakt in combinatie met AI-technologie en hebben er vervolgens voor gezorgd dat het op feiten werd gecontroleerd en bewerkt door een HowStuffWorks-editor.