白洞是怎么形成的
白洞是怎么形成的
白洞目前還僅是一種理論模型，尚未被觀測所證實(shí)。對于白洞的了解，尤其是白洞的形成原因，可能很多人都不太清楚。下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)介紹形成白洞的原因。
白洞的形成原因
原理：
由于白洞周圍具有很強(qiáng)的引力場，它把附近的塵埃、氣體和輻射吸引到邊界上來，產(chǎn)生很高的加速度，從而與從白洞內(nèi)高速向外噴射的物質(zhì)微粒相碰撞，產(chǎn)生巨大的能量輻射。X射線、宇宙射線、射電爆發(fā)及雙射電源等高能現(xiàn)象，都可看成是白洞與其周圍吸積物質(zhì)相互作用的結(jié)果。用白洞模型解釋宇宙背景X射線和γ射線的來源，也得到了與觀測結(jié)果相近的能譜。白洞內(nèi)膨脹物質(zhì)所發(fā)出的輻射具有紫移特征，尤其在最初膨脹階段，這種紫移表現(xiàn)得特別明顯。
對于白洞的起源，一種看法認(rèn)為，白洞內(nèi)的超密物質(zhì)由引力塌縮形成黑洞時(shí)獲得，它們經(jīng)過某種內(nèi)部的矛盾運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變成膨脹狀態(tài)，而又從中心奇點(diǎn)向外拋射出來;比較流行的看法認(rèn)為，白洞來源于整個(gè)宇宙的大爆炸。當(dāng)宇宙由超高密態(tài)爆炸時(shí)，由于爆炸的不均勻性，有些超密態(tài)物質(zhì)在拋出后仍處于奇點(diǎn)狀態(tài)，它們可以等待一定的時(shí)間以后才開始膨脹和爆發(fā)，而成為新的局部膨脹核心。有些核心的爆發(fā)時(shí)間已延遲了1010年(100000000000年，合1000億年)左右，它們一旦爆發(fā)就形成了今天所能觀察到的類星體或其他高能天體，故白洞又稱為“延遲核”。隨著宇宙學(xué)的發(fā)展，人們將進(jìn)一步揭開它的奧秘。
白洞的性質(zhì)：
從定義上來說，白洞與黑洞是物理學(xué)家們根據(jù)黑洞在愛因斯坦的廣義相對論上所提出的“假想”物體，或一種數(shù)學(xué)模型。物理學(xué)界和天文學(xué)界將白洞定義為一種超高度致密物體，其性質(zhì)與黑洞完全相反。白洞并不是吸收外部物質(zhì)，而是不斷地向外圍噴射各種星際物質(zhì)與宇宙能量，是一種宇宙中的噴射源。簡單來說，白洞可以說是時(shí)間呈現(xiàn)反轉(zhuǎn)的黑洞，進(jìn)入黑洞的物質(zhì)，最后應(yīng)會(huì)從白洞出來，出現(xiàn)在另外一個(gè)宇宙。
由于具有和“黑”洞完全相反的性質(zhì)，所以叫做“白”洞;又因?yàn)楹诙吹囊κ沟霉庖矡o法逃脫，而白洞和黑洞是完全相反的(連光也會(huì)被排斥掉)，所以呈現(xiàn)為白色，叫做白洞。它有一個(gè)封閉的邊界,聚集在白洞內(nèi)部的物質(zhì)，只可以向外運(yùn)動(dòng)，而不能向內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。因此，白洞可以向外部區(qū)域提供物質(zhì)和能量，但不能吸收外部區(qū)域的任何物質(zhì)和輻射。白洞是一個(gè)強(qiáng)引力源，其外部引力性質(zhì)與黑洞相同。白洞可以把它周圍的物質(zhì)吸積到邊界上形成物質(zhì)層。白洞學(xué)說主要用來解釋一些高能天體現(xiàn)象。當(dāng)前天文學(xué)家還沒有實(shí)際找到白洞，還只是個(gè)理論上的名詞。白洞是理論上通過對黑洞的類比而得到的一個(gè)十分“學(xué)者化”的理論產(chǎn)物，更多的表現(xiàn)為一種數(shù)學(xué)模型。
和黑洞完全不一樣，白洞不會(huì)吸收任何物體，相反的，白洞會(huì)不斷釋放出物質(zhì)，包括基本粒子和場。
白洞和黑洞一樣，有一個(gè)封閉的“視界”。不過和黑洞不一樣，時(shí)空曲率在這里是負(fù)無窮大，也就是說，在這里，白洞對外界的斥力達(dá)到無窮大，即使是光筆直向白洞的奇點(diǎn)沖去，會(huì)被其彈回，所以它不可能進(jìn)入白洞一步。
理論上，白洞也可以根據(jù)是否旋轉(zhuǎn)，是否帶有電荷而區(qū)分類型，但是理論物理學(xué)家們認(rèn)為，白洞的無窮大的斥力會(huì)迫使白洞不帶有任何電荷，因?yàn)殡姾珊苋菀拙捅悔s到了視界外。而旋轉(zhuǎn)，也被認(rèn)為是不可能的。不過白洞看來只可能是一種想象中的產(chǎn)物。因?yàn)槿绻锥床晃杖魏挝矬w而僅僅是噴射物質(zhì)(能量)，那么無論這個(gè)白洞的質(zhì)量有多大，它的物質(zhì)也會(huì)很快地被噴射光。
當(dāng)然，物理學(xué)家們也為白洞提供了幾個(gè)存在的想法，其中有的人認(rèn)為白洞和黑洞通過蟲洞連接，從而使母宇宙和嬰兒宇宙之間獲得聯(lián)系。關(guān)于這種機(jī)制，可以參考關(guān)于“時(shí)間蟲洞”的概述(詳見霍金的《果殼中的宇宙》)。
白洞的提出過程
白洞其實(shí)就是黑洞的反演，而黑洞與白洞之間有三維以上的一個(gè)通道，從黑洞里面進(jìn)去，從白洞里面出來，因?yàn)檫@些物質(zhì)從黑洞那邊被吸進(jìn)去時(shí)有很大的速度，所以從白洞里噴發(fā)出來也有很大的速度，但是他們的速度一般相等。黑洞作為事物的一個(gè)發(fā)展終極，必然引致另一個(gè)終極，就是白洞。其實(shí)膨脹的大爆發(fā)宇宙論中，早就碰到了原初火球的奇點(diǎn)問題，這個(gè)問題其實(shí)一直困擾著科學(xué)家們。這個(gè)奇點(diǎn)的最大質(zhì)量與密度和黑洞的奇點(diǎn)是相似的，但他們的活動(dòng)機(jī)制卻恰恰相反。高能量超密物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，顯示黑洞存在的可能,自然也顯示白洞存在的可能。
如果宇宙物質(zhì)按不同的路徑和時(shí)間走到終極，那么也可能按不同的時(shí)間和路徑從原始出發(fā),亦即在大爆發(fā)之初的大白洞發(fā)生后，仍可能出現(xiàn)小爆發(fā)小白洞。而且，流入黑洞的物質(zhì)命運(yùn)究竟如何呢?是永遠(yuǎn)累積在無窮小的奇點(diǎn)中，直到宇宙毀滅，還是在另一個(gè)宇宙涌出呢?
1960年以來, 由于空間探測技術(shù)在天文觀測中的廣泛應(yīng)用，人們陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多高能天體物理現(xiàn)象，例如宇宙X射線爆發(fā)、宇宙γ射線爆發(fā)、超新星爆發(fā)、星系核的活動(dòng)和爆發(fā)以及類星體、脈沖星，等等。
這些高能天體物理現(xiàn)象用人們已知的物理學(xué)規(guī)律已經(jīng)無法解釋。就拿類星體來說吧，類星體的體積與一般恒星相當(dāng)，而它的亮度卻比普通星系還亮幾萬倍。類星體這種個(gè)頭極小、亮度極大的獨(dú)特性質(zhì)，是人們從未見到過的，這就使科學(xué)家們想到類星體很可能是一種與人們已知的任何天體都迥然不同的奇異天體。
如何解釋類星體現(xiàn)象呢?科學(xué)家們提出了各種各樣的理論模型。前蘇聯(lián)的諾維柯夫和以色列的尼也曼提出的白洞模型，引起了大家的注意。白洞概念就這樣橫空出世了。
白洞的起源爭論
白洞學(xué)說出現(xiàn)已有一段時(shí)間，1970年捷爾明便提出它們存于類星體，劇烈活動(dòng)的星系中的可能性。相對論和宇宙論學(xué)者早已明白此學(xué)說的可能性，只是這與一般正統(tǒng)的宇宙觀不同，較不易獲得承認(rèn)。某些理論認(rèn)為，由于宇宙物體的激烈運(yùn)動(dòng)，或者星系一部噴出的高能小物體，它們遵守著克卜勒軌道運(yùn)動(dòng)。這是一種高度理想化的推測，亦即一個(gè)地方有幾個(gè)白洞，在星系核心互相旋轉(zhuǎn)，偶然噴出滿天星斗。噴出的白洞演化成新星系。而從星系團(tuán)的照片中可觀察到一系列的星系由物質(zhì)連接起來。這顯示它們是由一連串劇烈噴射所形成的.照此來說,白洞可能會(huì)像阿米巴原蟲一樣分裂生殖,由分裂而形成星系,進(jìn)而形成星域。然而這又和當(dāng)前的理論相違背。
從此看來，就是星系生成也有不同見解。有的天文學(xué)家便提出并接受宇宙之初便有不均勻物質(zhì)的結(jié)塊，而其中便包含了白洞。宇宙向最初奇點(diǎn)收縮，星系、星系群都同一動(dòng)作,這當(dāng)然和黑洞的奇點(diǎn)相似。宇宙的不同區(qū)域，其密度皆不同，收縮時(shí)首先在高密度的地方，達(dá)到了黑洞的臨界密度，從此消失在視界之后，宇宙不斷收縮，使不斷出現(xiàn)高密奇點(diǎn)。宇宙成為大量黑洞及周圍物質(zhì)的集合體。然而事實(shí)上，宇宙是膨脹而非收縮的,因此它是白洞而不是黑洞。在宇宙整體性源始的大奇點(diǎn)中存在著密度高的小質(zhì)點(diǎn)，它們隨著膨脹向四面八方擴(kuò)散，大白洞大量爆發(fā)生出小白洞。星系等不均勻物體，正是由它生成的。不均勻物體之所以易和黑洞拉上關(guān)系，皆是因?yàn)樗团蛎洭F(xiàn)狀相對稱的宇宙中局部收縮的過程。當(dāng)前宇宙中黑洞和白洞的存在是并行不悖的，是過程的兩個(gè)端點(diǎn)而已。黑洞奇點(diǎn)是物質(zhì)末期塌縮的終點(diǎn)，白洞物質(zhì)的起點(diǎn)是星系的始端。只不過各過程不是同時(shí)，而是先后交錯(cuò)的。
科學(xué)家們普遍認(rèn)為，自從大爆炸以來，我們的宇宙在不斷膨脹，密度在不斷減少。因此，正在膨脹著的天體和氣體乃至整個(gè)宇宙，在200多億年(一說137億年)以前，是被禁錮在一個(gè)“點(diǎn)”(流出奇點(diǎn))上，原始大爆炸后，開始向外膨脹，當(dāng)它們沖出“視界”的外面，就成為我們看得見的白洞。
與上述相反的一種觀點(diǎn)認(rèn)為，由于原始大爆炸的不均勻性，一些尚未來得及爆炸的致密核心可能遺留下來，它們被拋出以后仍具有爆炸的趨勢，不過爆炸的時(shí)間推遲了，這些推遲爆發(fā)的核心——“延遲核”就是白洞。
也有人認(rèn)為，白洞可能是黑洞“轉(zhuǎn)化”而來。就是說，當(dāng)黑洞的坍縮到了“極限”，就會(huì)經(jīng)過內(nèi)部某種矛盾運(yùn)動(dòng)質(zhì)變?yōu)榕蛎洜顟B(tài)——反坍縮爆炸，這時(shí)它便由向內(nèi)積吸能量，轉(zhuǎn)變?yōu)閺闹行南蛲廨椛淠芰苛恕?/p>
最富吸引力的一種觀點(diǎn)認(rèn)為，像宇宙中有正負(fù)粒子一樣，宇宙中也一定存在著與黑洞(負(fù)洞)相同，而性質(zhì)相反的白洞(正洞)。它們對應(yīng)地共生在某個(gè)宇宙膨脹泡的泡壁上，分屬兩個(gè)不同的宇宙。
由于我們的宇宙中存在著10萬多個(gè)黑洞，同樣也可能存在著數(shù)目相等的白洞。于是，在宇宙繼續(xù)膨脹過程中，白洞周圍一些質(zhì)量稍許密集區(qū)域就變得更加密集;黑洞周圍的一些質(zhì)量稍微稀薄的區(qū)域就變得更加空虛。這些大片空虛的區(qū)域就是空洞。
白洞的噴發(fā)
輻射若是由白洞產(chǎn)生，這現(xiàn)象就很自然了。輻射能愈高，藍(lán)移也愈大，所以最初可見光也都移到紫外區(qū)了。他還計(jì)算了銀河系中偶然的小規(guī)模爆發(fā)現(xiàn)象，說明了銀河內(nèi)小白洞隨時(shí)爆發(fā)的可能性。例如短期間活動(dòng)的銀河內(nèi)X-ray，劇烈的最高能量最先到達(dá)，其后能量下降，整體按幕函數(shù)遞減在光譜中顯示出來。這和白洞理論計(jì)算是一致的。各X-ray之間，光譜不盡相同，不過這差異可從白洞對自己產(chǎn)生的電磁輻射產(chǎn)生畸變說明。因?yàn)榘锥磧?nèi)產(chǎn)生的輻射可能有黑體輻射(微波以下噪音)，自由—自由輻射(帶電粒子間相互作用產(chǎn)生)，同步輻射(帶電粒子在強(qiáng)磁中通過而產(chǎn)生)等不同形態(tài)。人造衛(wèi)星偶然觀測到的突發(fā)r射線，可以白洞影響說明;宇宙射線背景高能粒子的生成，也可以認(rèn)定是白洞噴發(fā)的物體。
看了形成白洞的原因還看：
1.白霜是怎么形成的
2.蟲洞是如何形成的
3.黑洞是什么形成的