Kan vita hål vara dörröppningar till avlägsna delar av universum eller till helt andra universum, eller är de bara ändlösa fontäner som sprutar materia och energi?
Oavsett svar så är det en svindlande tanke, att det skulle finnas vita hål, typ raka motsatsen till svarta hål.
För precis som ingenting kan undkomma ett svart hål, kan ingenting komma in i ett vitt hål.
Samma vetenskapliga teori som förutspådde förekomsten av svarta hål förutsäger också existensen av vita hål, motsatsen till svarta hål i nästan alla avseenden.
Medan svarta hål sväljer oändligt med materia och energi, spränger vita hål (hypotetiskt) oavbrutet ut energi i universum.
Och även om det är svårt att upptäcka svarta hål, då de inte släpper ifrån sig något ljus, borde ju vita hål vara fullt synliga, och åtminstone teoretiskt sett lätta att hitta.
Men ändå har astronomer hittills inte kunnat hitta några, vilket verkar lite märkligt,med tanke på omständigheterna.
Men det har inte avskräckt framstående fysiker, som italienske fysikern Carlo Rovelli, från att tvärsäkert hävda dess existens.
För trots allt så har relativitetsteorin lyckats förutsäga många aspekter av universum, långt innan de upptäckts.
Hit hör svarta hål, gravitationsvågor och ljusavvikelsen känd som gravitationslinsning (som används av James Webb Space Telescope för att se objekt i det tidiga universum.
Ändå förblir vita hål än idag den allmänna relativitetsteorins ouppfyllda förutsägelse.
Hur allmänna relativitetsteorin förutsäger vita hål
Vita hål ansågs länge bara vara ett påhitt av allmän relativitet född från samma ekvationer som deras kollapsade stjärnbröder, svarta hål.
På senare tid har dock vissa teoretiker frågat om dessa dubbla virvlar i rumtiden kan vara två sidor av samma mynt.
Den allmänna relativitetsteorin introducerades i fysikvärlden 1915 som Einsteins geometriska gravitationsteori, vilket väckte viss uppståndelse.
Fram till dess var den bästa beskrivningen av gravitationen den av Isaac Newton, som fortfarande fungerar bra i små skalor.
Men den har alltid haft stora brister när det kom till att förklara fysik på massiva skalor.
Den stora skillnaden mellan Einsteins formulering och Newtons formulering var att Newton såg rum och tid som stadier på vilka universums händelser utspelade sig.
Men den allmänna relativitetsteorin förenade den fyrdimensionella enheten av ”rymdtid” , en aktiv spelare i denna kosmiska produktion.
Det beror på att den generella relativitetsteorin antyder att ett föremål med massa i rymdtiden, får själva omgivningen att skeva.
Ju massivare föremålet är, desto större förvrängning i rumtiden orsakar det, och gravitationen uppstår från denna förvrängning.
Det förklarar varför solen har ett större gravitationsinflytande än jorden: dess förvrängning av rymdtiden är mer extrem.
Denna skevning talar om för energi och materia hur den ska röra sig genom rymden.
Som teoretiska fysikern John Wheeler skarpsinnigt uttryckte det: ”Materia berättar för rymden hur den ska krökas, och rymden berättar för materian hur den ska röra sig.”
Bara ett år efter införandet av den allmänna relativitetsteorin, till Einsteins förvåning, hittade fysikern och astronomen Karl Schwarzschild en lösning på de komplexa fältekvationer som definierar den.
Inom denna lösning fanns singulariteten som representerar hjärtat av ett svart hål, vilket gör denna utveckling till den teoretiska födelsen av begreppet svarta hål.
1960 expanderade matematikern Martin David Kruskal på Shwartzschild-lösningen för att överväga en version av rumtid som saknar kanter.
Det djärva greppet har blivit känt som Maximaly Extended Version of Schwarzschild Metric.
Detta inkluderade att skapa en ”reflektion” av singulariteten i hjärtat av ett svart hål – det inre av ett vitt hål.
Vad exakt är ett vitt hål?
Mycket enkelt kan ett vitt hål betraktas som ett svart hål som löper bakåt i tiden.
Vita hål skulle ha vissa saker gemensamt med svarta hål: de skulle ha egenskaperna massa, rörelsemängd eller ”snurr” och elektrisk laddning.
Liksom svarta hål, eftersom de har massa, skulle vita hål locka materia mot dem, åtminstone till en början.
Fysiker beskriver ett vitt hål som ett svart håls ”tidsvändning”, som en film av ett svart hål som spelas baklänges.
Medan ett svart håls evenemangshorisont är en sfär utan återvändo, är ett vitt håls evenemangshorisont en gräns för inget inträde – rymdtidens mest exklusiva klubb.
Ingen rymdfarkost kommer någonsin att nå fram till dess kant.
Föremål inuti ett vitt hål kan lämna och interagera med omvärlden, men eftersom ingenting kan komma in, är det inre avskuret från universums förflutna.
Ingen yttre händelse kommer någonsin att påverka insidan.
”På något sätt är det mer oroande att ha en singularitet i det förflutna som kan påverka allt i omvärlden”, säger James Bardeen, professor emeritus vid University of Washington.
Den största skillnaden mellan svarta hål och vita hål är deras bildning.
Vi vet, tack vare bl.a J. Robert Oppenheimers arbete, att när en massiv stjärna genomgår en fullständig gravitationskollaps i slutet av sin kärnbränslebränning, sprängs dess yttre skikt bort i en supernovaexplosion medan dess kärna kollapsar och blir ett svart hål.
Men om dessa dödsfall på något sätt kunde ”spolas tillbaka” som en kosmisk videobandspelare – som bryter mot alla lagar för orsak och verkan i processen – skulle det inte resultera i ett vitt hål som Kruskals eller Novikovs matematik antar.
Istället skulle denna kosmiska tillbakaspolningsknapp bara ge oss tillbaka en stjärna på randen till döden.
Det betyder att det faktiskt inte finns någon fysisk process i universum som vi känner till som kan skapa ett vitt hål.
Skillnaden mellan svarta hål, vita hål och maskhål
Medan han övervägde möjligheten att svarta hål ”läcker” strålning, postulerade Stephen Hawking att de skulle komma till en termisk jämvikt, vilket har en intressant konsekvens för vita hål.
Ett tillstånd av termisk jämvikt är tidsreverserande invariant, vilket innebär att samma fysiklagar bör gälla för en kropp i termisk jämvikt oavsett om tiden går bakåt eller framåt.
Om vita hål bara är tidsomkastningar av svarta hål, betydde det för Hawking att svarta hål och vita hål är ömsesidiga i strukturen.
Läckningen av denna strålning, som senare skulle kallas ”Hawking-strålning”, skulle få svarta hål att gradvis förångas, vilket ironiskt nog kastar en livlina till konceptet med vita hål.
Detta beror på att det finns en regel inom kvantmekaniken som säger att information inte kan förstöras.
Det betyder att all information som förs in i ett svart hål måste bevaras.
Om svarta hål lever för evigt, inga problem; att information sitter i singulariteten i evighet.
Men om svarta hål läcker och krymper som en kosmisk plaskdamm innan de till slut exploderar som Hawking trodde, vad händer då med informationen de hyser?
Den kan inte föras bort av Hawking-strålning, eftersom termisk strålning inte kan kodas med information.
Det är inte tillåtet att ta sig ut förbi händelsehorisonten, eftersom ingen signal är tillåten att göra detta. Så vart tar det vägen?
En möjlighet är att svarta hål är kopplade genom rumtiden till vita hål, skriver space.
Materia som kommer in i ett svart hål kan komma strömmande ut ur det vita hålet på andra sidan någon annanstans i universum – möjligen i en helt annan galax.
Bindväven mellan det svarta hålets ingång och det vita hålets utgång skulle vara en Einstein Rosen-bro, mer känd som ett maskhål, en tunnel genom rymdtiden som förbinder två till synes olika punkter med möjligen miljontals ljusår från varandra.
Maskhål
Men bristen på upptäckta vita hål i universum kan tyda på att maskhål faktiskt är något mycket djupare än bara en tunnel från en avlägsen galax till en annan.
Så, finns det vita hål?
Den skenbara bristen på vita hål i vårt universum kan innebära att om det finns ett multiversum av universum, kan det finnas ett universum helt befolkat av vita hål med en fullständig frånvaro av svarta hål.
Det kan bero på att tid är ett enkelriktat system i varje universum i multiversum.
I vårt universum kan tiden bara röra sig framåt – framtiden är oändlig – och det förbjuder skapandet av ett vitt hål.
Samtidigt, i vår motsvarighet i multiversum, kan tiden bara gå bakåt – det förflutna sträcker sig in i oändligheten – och det förbjuder förekomsten av svarta hål samtidigt som det tillåter vita hål.
Multiversum
Forskare som Roger Penrose föreslår att detta kan betyda att det finns ett universum i multiversum som allt ”kosmiskt skräp” från vårt universums svarta hål rinner ut i.
Vissa teoretiska fysiker anser också att vårt universum kanske bara hade ett vitt hål, ett enormt, redan i början.
Big Bang låter verkligen lite som ett tidsomvänt svart hål, om man betraktar rymdens snabba expansion som ett plötsligt utbrott av materia i början av universum.
Och regeln framåt-flöde-av-tid skulle inte gälla om det vita hålet var här i början, innan tiden började rulla framåt.
Kanske börjar varje universum i multiversum med materia som strömmar ut från ett moderuniversum genom ett svart hål kopplat till ett vitt hål via ett maskhål.
Hur som helst, eftersom svarta hål har en händelsehorisont som förhindrar åtkomst till informationen som är förseglad bakom den, kommer vi sannolikt aldrig att kunna se in i ett annat universum genom ett vitt hål även om de två är länkade.
Oavsett om de är dörröppningar till andra regioner i rymden eller helt andra universum, eller förseglade utgångar, kommer forskare inte att sluta spekulera om vita hål, vilket betyder att de alltid kommer att vara en dörr till fantasin.
Introbild – Image by Ebenezer42 from Pixabay
