接近するすべての物体をはじき飛ばす巨大な宇宙構造であるホワイトホールの存在は、いまだ議論の的となっており、一般相対性理論の数学から生まれた「幽霊」だと考えられている。
イベント・ホライズン・テレスコープは銀河M87の中心にある超大質量ブラックホールを撮影した。写真: EHTコラボレーション
ブラックホールは、重力が完全に崩壊する領域であり、重力が宇宙の他のすべての力を圧倒し、物質の塊を特異点と呼ばれる無限に小さな点まで圧縮します。特異点の周囲には事象の地平線がありますが、これは物理的な境界ではなく、単に特異点の周囲の境界線であり、重力が非常に強いため、光さえも逃れることができません。
巨大な星が死ぬと、その巨大な重さが中心核を圧迫し、ブラックホールが形成されます。ブラックホールに近づきすぎた物質や放射線は、その強力な重力によって捕らえられ、事象の地平線の下に引き込まれ、破壊につながります。
専門家は、アインシュタインの一般相対性理論を通じて、ブラックホールがどのように形成され、環境とどのように相互作用するかを理解しています。一般相対性理論は時間の流れを考慮に入れません。方程式は時間対称であり、つまり、時間の前進と後退のどちらにおいても数学的に正しく機能します。
ブラックホールの形成を撮影し、それを再生すると、放射線と粒子を放出する物体が見えるでしょう。最終的には爆発し、巨大な星が残ります。それがホワイトホールであり、一般相対性理論によれば、このシナリオは完全に可能です。
ホワイトホールはブラックホールとは逆の動作をする理論上の宇宙構造です。写真: Future/Adam Smith
ホワイトホールはブラックホールよりもさらに奇妙です。それでも、中心には特異点があり、外縁には事象の地平線が存在します。これらは依然として、強い重力を持つ巨大な物体です。しかし、ホワイトホールに近づく物質は光よりも速い速度で瞬時に放出され、ホワイトホールが明るく輝きます。ホワイトホールの外にあるものは、事象の地平線を通過するために光よりも速く移動する必要があるため、ホワイトホール内に入ることはできません。
しかし、一般相対性理論は宇宙における唯一の理論ではないため、ホワイトホールの存在は依然として議論の的となっています。電磁気学や熱力学の理論など、宇宙の仕組みを説明する物理学の分野は他にもあります。
熱力学にはエントロピーという概念があり、これは単にシステム内の無秩序さの尺度です。熱力学の第二法則は、閉鎖系のエントロピーは減少できないと述べています。
たとえば、ピアノを木材チッパーに投入すると、たくさんの破片が出力されます。システム内の混沌が増加し、熱力学の第二法則を満たします。しかし、この同じ木材粉砕機にランダムに破片を投げ込むと、混乱が軽減されるため、完成したピアノは生成されません。したがって、ブラックホールの形成プロセスを単純に巻き戻してホワイトホールを得ることはできません。これはエントロピーを減少させ、激しい爆発から星を形成できないためです。
したがって、ホワイトホールが形成される唯一の方法は、初期宇宙でエントロピーの減少の問題を回避する何らかの奇妙なプロセスが起こった場合です。彼らは宇宙の始まりから存在していたのです。
しかし、ホワイトホールは依然として非常に不安定です。これらは物質を自分たちのほうに引き寄せますが、何も事象の地平線を越えることはできません。光子（光の粒子）さえも、ホワイトホールに近づくとすぐに破壊されてしまいます。粒子は事象の地平線を越えることができず、システムのエネルギーが急上昇することになります。最終的に、粒子のエネルギーが非常に高くなるため、ホワイトホールはブラックホールに崩壊し、存在が終わります。興味深いことに、ホワイトホールは実際の宇宙構造ではなく、むしろ一般相対性理論の数学から生まれた「幽霊」であると思われます。
Thu Thao （スペースによると）
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