文章
「白洞」是宇宙起源的源頭?它又是怎麼誕生的呢?
2023/08/02

黑洞是極其密集和緊湊的物體,光線無法逃離其中。天文學中普遍認同黑洞的存在,并且許多天文物體都被認定為是黑洞。

然而,一項令人震驚的新理論正在嶄露頭角,稱之為「白洞大爆炸」。這一理論挑戰了傳統的宇宙起源觀念,提出了一個驚人的觀點:白洞是宇宙起源的源頭。這種論斷引發了一個更為深奧的問題:白洞又來自哪里?

什麼是白洞

白洞通常被理解為黑洞的時間完全逆轉,也可以理解成它們應該持續地拋棄物質。然而,人們普遍認可持續的品質噴射會產生引力壓力,形成黑洞,從而導致「白洞的死亡」。到目前為止,我們還沒有任何成功標記過天文源為白洞的記錄。

理論上可以解釋的唯一已知的白洞是宇宙大爆炸,而它也是瞬時發生的,不是連續或持久存在的。

因此,有學者認為白洞,稱之為「小爆炸」的出現,是自發的,在此種狀態下所有物質都在一個脈沖中被拋出。而與黑洞不同的是,白洞不能持續觀察,而只能在物質本身周圍檢測到其效應。伽瑪射線暴是宇宙中能量最強大的爆炸事件,長伽瑪射線暴與超新星爆發相關聯。

有一類新的伽瑪射線暴相對接近地球,但令人驚訝的是它們缺乏任何超新星的輻射,因此有人提出將這些爆發事件與白洞相聯系。

亦有說法認為,白洞似乎是解釋出現在虛空中的伽瑪射線暴的最佳理論,同時還有學者預測將探測到能量遠高于通常觀測值的罕見巨大伽瑪射線暴。

白洞理論的興起

在恒星中,向恒星中心運作的引力力量與相反方向推向外部的氣體和輻射壓力之間存在著一個微妙的平衡。

在老年恒星中,恒星核心的核聚變停止,從而引發了因重力而發生的坍縮。而在中子星中,電子被壓縮到原子核內,與質子結合形成中子。然后,由退化中子的壓力停止了坍縮。對于更大品質的恒星,這個過程沒有阻礙,坍縮將持續進行,直到最終形成黑洞。

在黑洞中,光線被困在事件視界內,從而解釋了這個術語的起源。在沒有其他已知能夠停止坍縮的力量的情況下,在黑洞中的物質都被集中在一個具有無限密度的單一點上,或者說,事件視界內部的任何物質都失去了物理屬性討論的意義,黑洞中的這個單一的假設性中心點就是我們所說的「奇點」。

同時,人們普遍認為我們身處的宇宙在約137億年前由宇宙大爆炸誕生,現在有廣泛的間接觀測證據都在證明黑洞的存在。黑洞通常存在于雙星系統中,學者們通過觀測伴星的軌道運動來估算被遮蔽的黑洞的品質。

甚至有人認為大多數、或者所有的星系都在其中心擁有一個巨大的黑洞。某些觀測到的超新星爆發類型被認定為大品質恒星的最終隕落,并且超新星現象與高能γ射線爆發的探測相關聯。

學者們對黑洞的理論發展推演出了白洞存在的假說,與吸引物質的黑洞相反,白洞會從奇點中溢出物質。這些物體被描述為「滯后核心」,是最初的宇宙大爆炸的一部分,并且在擴張過程中發生了長時間的延遲。

白洞被理解為黑洞的時間逆轉,因此人們最初認為它們應該持續地拋棄物質,這也注定了理論上白洞比黑洞更容易被探測到。起初白洞甚至被提議作為宇宙中最明亮的物體——類星體和活動星系核的解釋。

然而,經過研究后學者們得出結論:在持續噴射物質的白洞中,由于其引力力量,事件視界處將形成一層藍色的高速加速物質。白洞與這些吸積物之間的引力相互作用將導致白洞的輻射指數級的抑制,最終導致的結果將是白洞的死亡,并伴隨著一個黑洞的產生。

事實上,盡管已經有強有力的證據證明了黑洞的存在,但迄今為止還沒有一個天文對象被確鑿地認為與白洞相關聯,人們對于白洞的研究還僅僅處于理論階段。

有人提出宇宙本身是一個白洞,一些學者相信,如果宇宙的誕生,即宇宙大爆炸被看作是一個巨大的白洞,那麼一個較弱的白洞,也可以稱之為「小爆炸」,應該表現得與其類似。宇宙被認為在一個突然的瞬間誕生。

同理,白洞的出現也應該是即時的。在這個事件發生之前,白洞在時空中應當沒有明確的坐標,因此對其預定噴發位置的環境沒有引力影響。這就與以前的說法相反,白洞不會在很長一段時間內不斷溢出物質。

相反,就像宇宙本身的誕生一樣,這個過程應該是突然的、不可預測的,只發生一次,避免白洞的預期死亡的最好方式是在一個瞬間拋出所有物質。

學者們普遍認為白洞不能像黑洞一樣被持續觀測,它們只能在出現后不久被檢測到。

因此可以理解為白洞不是真正的天文物體,它們只是一個短暫的窗口,即一次性地噴發出物質或能量。

當大量品質被拋出時,通過品質表現出來的引力力量可能最終導致坍塌,最終形成一個黑洞,正如以前所得出的結論一樣。但白洞在誕生后無法被摧毀,因為它們的出現是瞬時的,就如同生命的誕生——嬰兒可以死亡,但生命的誕生本身不會消失。

白洞的檢測

那麼白洞如何被檢測?根據白洞的概念可以推出它們應該具有極高的能量,并且強度范圍很大,速度也非常快,可以在空間的任何地方出現。

白洞可以在宇宙早期階段誕生,或是隨后在宇宙演化過程中產生,甚至在今天也可能存在。此外,它們出現在密集地區或孤立地區的機率也是相同的,所有這些要求都在γ射線暴中得到滿足。

大約40年前首次探測到伽瑪射線暴(GRBs)。它們是宇宙中自大爆炸以來能量最強大的爆炸事件。關于GRBs的形成,學者們提出了許多模型,其中就包括白洞。

通過衛星進行的廣泛觀測將GRBs分為兩類:短時GRBs——其γ射線持續時間不到兩秒;和長時GRBs——其γ射線輻射可以觀測到約一千秒。

許多長時GRBs與超新星爆發相聯系,現在普遍認為長時GRBs發生在大品質恒星的末期階段,即大品質恒星爆炸并表現為超新星時。

短時GRBs是由兩顆緊湊恒星解釋的,例如一個中子星與一個黑洞,或者與另一顆中子星的合并。長時GRBs比短時GRBs距離更遠,因此也攜帶更多的能量。

觀測表明,宇宙中還存在第三類新的GRBs。該類的典型代表是GRB 060614。其γ射線持續時間約為102秒,類似于長時GRBs,但與短時GRBs有許多相似的觀測特征。盡管其較小的紅移(z=0.13)意味著其距離觀測者相對較近,但從源頭沒有觀測到任何已知類似超新星的爆發,且比典型的SN 1998bw黯淡數百倍。

因此,有學者提議GRB 060614以及其孿生體GRB 060505屬于一類需要新型爆發模型的爆發體,這樣一種新的模型就為這些GRBs提供了解釋。

其中也一些合并案例,比如一個巨大白矮星和一個中子星的合并就會產生伴隨無超新星的長時GRBs。也有人提出GRB 060614可能是由中等品質黑洞撕裂一顆恒星而產生的。

新的GRB群以及許多其他GRBs可以通過白洞的瞬時誕生伴隨的大量的物質拋射來解釋。白洞的爆發,或者說同樣也發生在超新星和緊湊恒星合并中說潛在的黑洞形成,都可以解釋觀測到的γ射線輻射以及GRBs的其他觀測現象。

而白洞事件與超新星爆發無關,因此這個模型很容易解釋新類GRBs成員中缺乏超新星特征的現象。

白洞理論的提出似乎是解釋出現在孤立區域或虛空中的GRBs的自然解釋,而各種組合恒星的合并場景應該只會發生在密集區域。

甚至有學者進一步提出,高紅移的無超新星GRBs中缺乏超新星輻射這一點,可以通過觀測上的不完善來解釋,這種現象也可能是白洞存在的證明。

對于GRB 060614,γ射線流量為2 x 10^5 ergs cm^-2,相當于在GRB自身的1 keV - 10 MeV范圍內釋放了約1 x 10^51 ergs的各向同性γ射線能量。對于輻射效率為0.1,各向同性動能為1 x 10^52 ergs。這意味著白洞的品質很低,約為太陽品質的0.005倍,因此該GRB可能代表一個白洞,其噴發物質的量近似是太陽品質的一小部分。

如果白洞確實存在,那麼它們就應該像黑洞一樣,可以在各種尺度上被找到,不論是從低于太陽品質尺度,還是到典型星系品質,甚至高達幾個宇宙的品質。如果銀河大小的白洞可以爆發,它們應該在一個瞬間拋出所有物質,就像宇宙大爆炸和低品質白洞一樣。

然而,需要注意的是,與品質的分布類似,白洞的頻率隨著品質的增加而急劇下降,也可能隨著宇宙大爆炸后的時間推移而下降。

再加上白洞出現的短暫窗口,就可以解釋為什麼巨大的GRBs在宇宙中并不經常被觀察到。預測將會存在能量遠大于目前觀測到的GRBs的情況,但這些可能非常罕見。

結語

雖然我們在探索白洞起源的問題上仍然沒有得出確切答案,但這種新理論為宇宙起源的解釋帶來了全新的可能性。它喚醒了科學家們對于宇宙中未知領域的好奇心,激發了更深入的研究與探索。

無論如何,宇宙的奧秘不斷激勵著人類探索的腳步,讓我們對知識的追求永不停歇。或許在未來的某一天,我們將站在更高的科學高度,領悟到宇宙誕生的真相,徹底改變我們對存在意義的認知。

深度詳解003航母,福建艦!跟美國「福特號」比,差距大不大?
2024/05/01
倘若美國的11艘航母全部出動,誰能扛得住?俄:全球僅有一個國家
2024/05/01
中國耗費240億打造重裝合成旅,一個旅的實力到底有多厲害
2024/04/30
終于發生了!轟-6掛載無偵-8,可以在三萬米高空看光一切
2024/04/30
「咬死」ASML,禁止維修光刻機只是開始,輪到中國工程師頭疼了!
2024/04/29
繞不開中國石墨!韓國不得不對美發出「警告」,這次真的站隊了?
2024/04/29
韓國科技部:美國科技全球第一,中國落后3年,韓國落后3.2年
2024/04/29
福建艦航母編隊雙核心,055大驅是帶刀護衛,福建更是核心
2024/04/29
這些都是假的!意林「回旋鏢」潮來了,原來日本人真的不喝馬桶水
2024/04/29
美高層施壓中國電動汽車,國外高官態度強硬:美國不玩只會掉隊!
2024/04/29
跨過16%的生死線,華為鴻蒙系統,活下來了
2024/04/29
美國已不在乎華為麒麟芯片了?認為它不夠先進,無所謂
2024/04/29
「芯片戰」白熱化:荷蘭ASML正式宣布,外媒:中國芯勢不可擋!
2024/04/28
增強6萬倍!中國科學家打破雷達新技術,能精確定位美軍F-22
2024/04/28
華為、榮耀、VIVO到底誰第一?機構數據,沒一個靠譜的
2024/04/28
存儲芯片活了!中國最受傷,韓國最興奮
2024/04/28
波音、空客慌不慌?中國產大飛機C919,再獲1000億大訂單
2024/04/28
中國發展太快,美國想到一個損招,卻忽略了最重要的事
2024/04/28
中國軍力世界第二,和第一的美國有多少差距?聽專家進行分析
2024/04/28
一旦美國與中國開戰,中國是否會試圖,把戰爭帶到美國領土上?
2024/04/28