Svarta hål återföds som vita hål

Svarta hål dör i en våldsam förvandling i vilken de slungar ut all sin ­massa i rymden igen och övergår till vita hål. Så lyder en ny teori som nu ska testas. Resultatet kan förändra vår syn på universum för all framtid.

Stora, virvlande gasmoln och stjärnor sugs in i det svarta hålet, till en plats där gravitationen är så extrem att inte ens ljus kan ta sig ut. Men så upphör frosseriet.

Det svarta hålet kan inte svälja mer eftersom massan inte kan komprimeras mer. Hålet vänds ut och in och övergår till ett vitt hål som med våldsam kraft spyr ut all sin massa i rymden.

Det vita hålet är det svarta hålets diametrala motsats. Medan det svarta hålet slukar materia som inte kan ta sig ut igen, kan ingenting ta sig in i det vita hålet eftersom materian som slungas ut i rymden gör det under ett så högt tryck.

Så lyder en uppseendeväckande teori om så kallade vita hål. Teorin ska nu prövas med hjälp av radioteleskopet Chime, som ska tas i drift i slutet av året.

Med Chime kan astronomerna analysera tusentals glimtar av radiovågor som kan komma från vita hål.

Om hålen verkligen finns kommer det att vända upp och ner på astronomin.

Svart hål slukar allt

Ett svart hål sväljer alla förekomster av damm och gas i sin närhet. Enligt ­relativitetsteorin blir massan alltmer komprimerad i en oändligt liten punkt med oändligt hög densitet. Enligt kvantringsteorin kan emellertid massan inte fortsätta att komprimeras.

Massa pressas ihop i kvantring

Enligt teorin om kvantringar utgörs rumtiden av små, hopflätade ringar. När ­materian i ett svart hål ­komprimeras så mycket att den endast upptar en sådan ring uppstår ett våldsamt tryck utåt – likt en fjäder som inte kan tryckas ihop mer. Då kan det svarta hålet inte svälja mer materia.

Vitt hål bildas

Det svarta hålet ger ­efter för trycket och övergår till ett vitt hål. All komprimerad materia i hålet friges och ­slungas ut i rymden. I ett svart hål kan ­ingen materia ta sig ut, men när det övergår till ett vitt hål och vräker ut materia i ­rymden kan ingenting ta sig in.

Rymden är en ringbrynja

De svarta hålen hamnade på kartan i och med Einsteins allmänna relativitetsteori, som beskriver gravitationen som en krökning. Massor kröker tiden och rummet i sin närhet, och på så sätt drar de till sig andra massor.

Ju större massorna är, desto större blir krökningen. Svarta hål, som är så massiva att de slukar allt i sin närhet, påvisas genom astronomiska observationer.

Vita hål har aldrig observerats direkt men de ingår i den så kallade kvantringsteorin.

Denna teori försöker förena Einsteins allmänna relativitetsteori med kvantmekaniken, som beskriver atomernas minsta byggstenar.

Enligt kvantmekaniken är rymden likadan överallt, men enligt relativitetsteorin är den föränderlig eftersom stora massor – exempelvis svarta hål – påverkar dess krökning.

Kvantringsteorin löser problemet genom att beskriva att rumtiden, liksom atomerna i kvantmekaniken, kan delas in i sina minsta beståndsdelar: Ringar.

Ringarna, som är sammanvävda som i en ringbrynja, utgör rumtiden.

Om vi hade det starkaste supermikroskop man kunde tänka sig skulle vi kunna se ringarna i brynjan. Ingenting i universum kan enligt denna teori vara mindre än en sådan ring.

Den klassiska teorin om svarta hål är att deras massa kommer att koncentreras alltmer i en oändligt liten punkt. Men enligt kvantringsteorin stämmer inte det eftersom massan i ett svart hål bara kan komprimeras till en rumtidsrings storlek.

När volymen når den gränsen uppstår ett enormt utåtriktat tryck. Det svarta hålet friger då massan, blir vitt och slungar ut all komprimerad materia i rymden.

Våldsamma förvandlingar

Det senaste årtiondet har astronomerna upptäckt drygt 60 mystiska glimtar av radiovågor.

Glimtarna kommer från relativt små källor, ända ner till tio kilometer, men ändå avger de mer energi på en mikrosekund än solen avger på flera årtionden.

Dessa glimtar kan vara spår av vita hål. Universum måste visserligen bli äldre innan dagens stora svarta hål kan övergå till vita, men detsamma gäller inte de mindre svarta hål som bildades strax efter stora smällen.

De övergår till vita hål i vår tid, och när det sker bör de avge radioglimtar. Därför tror forskarna att de 60 radioglimtarna kan komma från universums äldsta svarta hål som övergår till vita.

Radioglimtarnas våglängder kan avslöja om de kommer från vita hål eller andra kända fenomen.

Ett litet svart hål som bildades en kort tid efter stora smällen bör avge kortvågig strålning när det övergår till ett vitt hål.

Samtidigt måste de små svarta hålen befinna sig mycket långt bort, eftersom de har existerat sedan universums begynnelse och universum hela tiden utvidgas.

De ursprungligen korta våglängderna lär därför vara utsträckta när de anländer till jorden. Större svarta hål från stora smällen lever längre än små, och när de blir vita avger de radiovågor med längre våglängd än små svarta hål.

Men våglängden sträcks inte ut lika mycket på sin väg till jorden eftersom de stora hålen befann sig närmare oss när de övergick till vita hål.

Därför tror Carlo Rovelli, en av kvantringsteorins upphovsmän, att våglängderna från avlägsna och närbelägna vita hål är närmast identiska.

Så är det inte med övriga radiokällor i rymden, där våglängderna alltid ökar med avståndet.

Teleskopet Chime mäter glimtar av radiovågor från rymden. Glimtarna kan komma från vita hål.

© Andre Recnik/CHIME Collaboration

Vitt hål kan ha fött universum

Det kanadensiska radioteleskopet Chime ska invigas i slutet av året. Det registrerar radiovågor med hjälp av fyra stycken 100 meter långa antenner, som är formade som rör delade på längden.

Antennerna täcker in 200 kvadratgrader av himlen, tusen gånger mer än vad fullmånen upptar och mer än övriga radioteleskop.

Då kommer astronomerna att kunna registrera tusentals radioglimtar och jämföra deras våglängder och avstånd. Därmed kan forskarna testa teorin om att ett svart hål som blir vitt avger radioglimtar.

Om forskarna hittar vita hål behöver vi tänka om när det gäller alla frågors moder: Hur började allting?

Enligt klassisk kosmologi uppstod universum i en urexplosion, stora smällen.

Vissa forskare tror dock att universum föds och dör om och om igen. Enligt denna teori utvidgas ett nyfött universum i miljardtals år, varefter gravitationen tar över och komprimerar allt i ett enda supertungt svart hål.

Enligt kvantringsteorin övergår det svarta hålet därefter till ett vitt, slungar ut all massa igen och föder ett nytt universum.

En upptäckt av vita hål skulle alltså inte bara vända upp och ner på våra kunskaper om svarta hål utan också ge teorin om det cykliska universum vind i seglen.

Läs också:

svart hål
Svarta hål

3 otroliga sanningar om svarta hål

1 minut
Svarta hål

Astronomer hittar svarta hål från universums barndom

2 minuter
Svarta hål

Svarta hål kolliderar i rekordstor krock

2 minuter
Mest populära

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!