Záhada Einsteinem předpovězených bílých děr: Proč jsme nikdy žádnou neviděli

Zatímco černé díry uchvacují vědce i veřejnost, bílé díry jejich teoretických protějšků zůstávají v astrofyzice zcela záhadným a kontroverzním pojmem. Bílé díry, pokud by existovaly, by se chovaly přesně opačně než černé díry a hmotu a energii by vypuzovaly, místo aby je přitahovaly.

Bílé díry vycházejí z Einsteinovy teorie gravitace, kterou v roce 1916 navrhl fyzik Karl Schwarzschild. Stejně jako černé díry jsou řešením Einsteinových rovnic s tím rozdílem, že směr toku v čase je obrácený; z vlastnosti černé díry, že vše může pouze vstoupit, se stává opak: bílá díra může nechat vše uniknout, ale nic do ní nevstoupí.

Bílé díry jsou pravým opakem černých děr

V jednodušším smyslu je černá díra velmi silný gravitační objekt a disponuje horizontem událostí. Nakonec vše nenávratně transformuje do tohoto horizontu, který se bude vztahovat k bílým dírám pomocí fenoménu anti-event horizontu. Umožňuje vypuzení veškerého materiálu a energie, ale zakazuje vstup. Představujeme si to jako film černé díry přehrávaný pozpátku; tato časově obrácená symetrie tedy vytváří bílou díru.

Právě teď, i když je to matematicky přípustné, ani jeden pozorovací důkaz nenasvědčuje tomu, že by bílé díry existovaly. Někteří fyzikové, mezi nimi i Geraint Lewis, tvrdí, že asymetrie času ve vesmíru může existenci bílých děr dokonce vylučovat.

Protože čas má ve vesmíru – od velkého třesku do nekonečna – zatím jasný směr, to znamená: čas se pohybuje dál do nekonečné budoucnosti, mohl by někdo tvrdit, že by měly vznikat černé díry, ale že příroda zakazuje vznik bílých děr.

Pro bílé díry by také bylo problematické, kdyby existoval přirozený proces, z něhož by vznikly – černá díra může vzniknout zhroucením masivní hvězdy. Pak je tedy nepochopitelné, jak by se bílá díra zrodila.

Odvíjení vzorce hroucení hvězd by porušovalo základní principy termodynamiky, zejména entropii, která pozoruje, že vesmír má postupnou tendenci ke stále většímu neuspořádání. Hmota vypadávající zpět z bílé díry by se dala přirovnat k vajíčku, které se samovolně rekonstituuje – což je porušení statistických pravidel vesmíru.

Stávající teorie se razantně mění

Ačkoli teoreticky existují, zdají se být lákavou cestou k řešení paradoxů, které černé díry nadhazují. Fyzikové jako Carlo Rovelli si začali představovat bílé díry jako „smrt“ černých děr. Stejně jako Stephen Hawking dokázal, že černé díry se časem poněkud vypaří v důsledku Hawkingova záření, ale pak je zase otázka, co se stane s informacemi, které pohltí?

Zatímco kvantová mechanika vymazání informace zakazuje, obecná teorie relativity tvrdí, že určité černé díry ji navždy uvězní. Rovelli a další skutečně předpokládají, že jakmile se černá díra zmenší na nějakou neuvěřitelně malou velikost – tedy až na kvantové škály – mohla by se stát bílou dírou.

Tento „kvantový odraz“ by mohl být tím, co umožní únik informace, a tím vyřeší paradox. Byly by to bílé díry: malé, stabilní a mnohem méně dramatické než jejich předchůdci černé díry, ale nakonec by mohly obsadit vesmír – ten, který by byl obrovský poté, co by se černé díry vypařily.

Teoretický fyzik Hal Haggard to klade do nesmírně vzdálené budoucnosti: za nespočet bilionů let. Zajímavé je, že chování velkého třesku – explozivního zrodu hmoty a energie ve vesmíru – se podobá teoretickým vlastnostem bílé díry.

Z tohoto pohledu několik kosmologů dokonce prohlašuje, že náš vesmír sám o sobě by mohl být výsledkem exploze obrovské bílé díry. „Velký odraz“ tvrdí, že předchozí vesmír se propadl do černé díry a vyšel do současného vesmíru jako exploze podobná bílé díře.

Bílé díry probíhají jako velmi zajímavé existence – matematicky dobře utvořené, ale možná neexistující. Jako důkaz, vědci nejsou klidní na lopatky s nimi jen z tohoto důvodu, říkají, že by to mohlo mít něco společného s celou řadou záhad černých děr a osudu vesmíru. Ať už jsou skutečné, nebo ne, slouží však jako ilustrace touhy lidí rozluštit kódy vesmíru.