Nem baj, ha még nem hallott a fehér lyukakról, mert lehet, hogy nem is léteznek

Az univerzum egyik legfélelmetesebb jelenségéről, a fekete lyukakról talán mindenki hallott már. Létezésük alatt a téridő olyan tartományát értjük, ahonnan az erős gravitáció miatt semmi, még a fény sem tud távozni, tehát a felszínre vonatkoztatott szökési sebesség eléri vagy meghaladja a fénysebesség értékét. Azonban a fekete lyukban – az eseményhorizont mögött – nincs valódi égitest: a fekete lyuknak nincs belső szerkezete, kifelé pedig csak a tömege, töltése és perdülete nyilvánul meg.

A legtöbb esetben akkor jönnek létre, ha egy véges tömeg a gravitációs összeomlásnak nevezett folyamat során egy kritikus értéknél kisebb térfogatba tömörül össze. Ekkor az anyag összehúzódását okozó gravitációs erő minden más anyagi erőnél nagyobb lesz, az anyag pedig egyetlen pontba húzódik össze. Ebben a pontban az általános relativitáselmélet szerint bizonyos fizikai mennyiségek – mint a sűrűség vagy a térgörbület – végtelenné válnak, ezzel pedig gravitációs szingularitás jön létre, melynek gravitációja olyan erős, hogy annak markai közül sem anyag, sem fény nem tud távozni.

Az előbb leírtakkal kapcsolatban megeshet, hogy semmi újdonságot nem olvasott, a csillagászokat az elmúlt években azonban elkezdte egy sokkal kevésbé ismert, másik égi jelenség létezése is foglalkoztatni, melyek tulajdonképpen a fekete lyukak tökéletes ellentétei. Ezek a fehér lyukak, melyekbe sem anyag, sem fény nem juthat be.

Egy távolról figyelő űrhajó legénysége első pillantásra nehezen tudna megkülönböztetni egymástól egy fehér és egy fekete lyukat. Mindkettőnek tömege van, az eseményhorizontjaik körül pedig könnyen por- és gázgyűrű gyűlhet össze, így megjelenésre rendkívül hasonlóak lehetnek – egészen addig, míg egy hosszabb figyelés során szemtanúi nem lennének egy robbanásnak.

Csak abban a pillanatban, amikor az égitestből dolgok robbannak ki, lehet azt mondani, hogy »á, ez egy fehér lyuk«

– magyarázta Carlo Rovelli, a franciaországi Centre de Physique Théorique elméleti fizikusa a Space-nek.

Egyesek szerint nem is léteznek

A fizikusok a fehér lyukakat úgy írják le, mintha videóra vett fekete lyukak visszajátszásai lennének. Míg a fekete lyuk eseményhorizontja egy olyan hely, ahonnan nincs visszatérés, addig a fehér lyuk eseményhorizontja egy olyan határ, ahová nem lehet belépni – a kutatók szerint ez a hely a téridő legexkluzívabb klubja. A fehér lyuk belsejében lévő tárgyak persze elhagyhatják és kölcsönhatásba léphetnek a külvilággal, de mivel semmi sem juthat be, a belseje el van vágva az univerzum múltjától, tehát soha semmilyen külső esemény nem lesz hatással annak belsejére.

A tudósok elméletben kifejezetten sokat tudnak a fehér lyukakról, arról azonban, hogy hogyan keletkezhetnek, vagy hogy egyáltalán léteznek-e, nincs egyezményes megállapodás. Míg ugyanis egy fekete lyuk a keletkezésekor elkeríti a téridő egy részét, amikor egy csillag egy apró pontba omlik össze, addig ez visszajátszva kicsit elképzelhetetlen – a jelenlegi elméletek alapján ugyanis egy fehér lyuk úgy születhet meg, ha egy szingularitás hirtelen egy funkcionális csillaggá alakulna át, melyre kevés esély van.

Még ha a fehér lyukak léteznének is, valószínűleg nem maradnának sokáig életben. Minden kifelé áramló anyag összeütközne a körülötte keringő anyaggal, ez a káosz idővel pedig egy fekete lyukká omlana össze. Ennek okán egy hosszú életű fehér lyuk szerintem nagyon valószínűtlen

– mondta Hal Haggard, a New York-i Bard College elméleti fizikusa.

Mások másképp vélekednek

Amióta Stephen Hawking az 1970-es években rájött, hogy a fekete lyukak energiát szivárogtatnak, a fizikusok folyamatosan arról vitatkoznak, hogy hogyan tudnak ezek az égi jelenségek összezsugorodni és meghalni.

Ha egy fekete lyuk elpárolog, mi történik mindannak a belső feljegyzésével, amit elnyelt? – teszik fel fizikusok százai a kérdést. Az általános relativitáselmélet ugyanis nem engedi ki az információt, a kvantummechanika pedig tiltja annak törlését.

Hogyan hal meg egy fekete lyuk? Nem tudjuk. Hogyan születik egy fehér lyuk? Talán egy fekete lyuk halálából. A két kérdés könnyen összekapcsolható, de az egyikből a másikba való átmenet során meg kell sérteni az általános relativitáselmélet egyenleteit.

– mondta Rovelli, aki egyben egy olyan – egyelőre hiányos, azaz bizonyításra váró – elmélet kitalálója is, mely az általános relativitáselméletet szeretné meghaladni azáltal, hogy magát a teret úgy írja le, mintha az Lego-szerű részecskékből épülne fel.

E keretrendszer eszközeivel vezérelve ő és más fizikusok egy olyan forgatókönyvet írnak le, amelyben egy fekete lyuk olyan kicsire zsugorodik, hogy az már nem engedelmeskedik a józan ész szabályainak. A részecskék szintjén a kvantumos véletlenszerűség veszi át az irányítást, a fekete lyuk ezen a szinten pedig már fehér lyukká alakulhat át. Azt, hogy mi az igazság, valószínűleg még hosszú évekig nem fogjuk megtudni, a fehér lyukak létezésének koncepciója azonban mindenképp egy érdekes területe a csillagászatnak.