探索宇宙神秘天体——白洞

王累评文化课程 2025-03-17 08:28:46

白洞是广义相对论所预言的一种性质与黑洞相反的特殊天体。白洞是一个强引力源,其外部引力性质与黑洞相同,但它是一个只发射、不吸收的特殊宇宙天体,可向外部区域提供物质和能量,而不能吸收外部区域的任何物质和辐射。白洞有封闭的边界,聚集在白洞内的物质,只能经边界向外运动,而不能反向运动。其内部中心奇点附近聚集着超高密态物质,包含各种基本粒子甚至引力子,还聚集着极其巨大的能量。

白洞的力是排斥力,与黑洞的吸引力相反。由于白洞周围引力场很强,它会把附近的尘埃、气体和辐射吸引到边界上,产生很高的加速度,从而与从白洞内高速向外喷射的物质微粒相碰撞,产生巨大的能量辐射。X 射线、宇宙射线、射电爆发及双射电源等高能现象,都可看成是白洞与其周围吸积物质相互作用的结果。白洞内膨胀物质所发出的辐射具有紫移特征,尤其在最初膨胀阶段,这种紫移表现得特别明显。

关于白洞的起源,一种看法认为,白洞内的超密物质由引力塌缩形成黑洞时获得,经过某种内部矛盾运动,转变成膨胀状态,再从中心奇点向外抛射出来。比较流行的看法是,白洞来源于整个宇宙的大爆炸。当宇宙由超高密态爆炸时,因爆炸不均匀,有些超密态物质在抛出后仍处于奇点状态,等待一定时间后才开始膨胀和爆发,成为新的局部膨胀核心,也被称为 “延迟核”。还有人认为,白洞可能是黑洞 “转化” 而来,当黑洞坍缩到 “极限”,会经过内部某种矛盾运动质变为膨胀状态,从向内吸积能量转变为从中心向外辐射能量。另外,也有观点认为,如同宇宙中有正负粒子,宇宙中存在与黑洞(负洞)性质相反的白洞(正洞),它们对应地共生在某个宇宙膨胀泡的泡壁上,分属两个不同的宇宙。

白洞理论主要用于解释一些高能天体现象1。例如,类星体的核心可能是一个白洞,当白洞内超密态物质向外喷射时,与周围物质猛烈碰撞,释放出巨大能量,由此推断,有些 X 射线、宇宙线、射电爆发、射电双源等现象,可能与白洞的这种效应有关。用白洞模型解释宇宙背景 X 射线和 γ 射线的来源,也能得到与观测结果相近的能谱。

尽管白洞理论在解释高能天体现象方面有一定优势,但目前尚未有确凿证据证明白洞的存在。白洞仍然是一个充满争议和待解之谜的天体现象,更多地表现为一种数学模型。不过,随着科学技术的不断进步和观测手段的日益完善,未来或许能揭开白洞的神秘面纱。

近期,一项于 2025 年 3 月 11 日发表在《物理评论快报》的研究提出,黑洞可能会转变为白洞,将物质、能量和时间重新喷射回宇宙。该研究使用简化的平面黑洞理论模型,发现黑洞奇点被一个量子涨落极大的区域所取代,时间和空间并未终结,而是进入一个新的阶段,即白洞。这一研究将暗能量与时间联系起来,认为时间是由遍布宇宙的暗能量推导而来,为理解黑洞内部现象以及调和引力与量子力学提供了新的视角。

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