miniaturadeimagen|Recreación artística de un agujero blanco.Agujero blanco es un término propuesto para definir una solución a las ecuaciones del campo gravitatorio de Einstein, cuya existencia se cree imposible, debido a las condiciones tan especiales que requiere.
Se trata de una región finita del espacio-tiempo, visible como objeto celeste con una densidad tal que deforma el espacio, pero que, a diferencia del agujero negro, deja escapar materia y energía en lugar de absorberla. De hecho, ningún objeto puede permanecer en el interior de dicha región durante un tiempo infinito. Por ello se define un agujero blanco como el reverso temporal de un agujero negro: el agujero negro absorbe a su interior a la materia. En cambio, el agujero blanco la expulsa.
Los más importantes avances en esta teoría son debidos a los trabajos independientes de los matemáticos Ígor Nóvikov y Yuval Ne'eman en la década de 1960, basados en la solución de Kruskal-Schwarzschild de las ecuaciones de la relatividad general.
El agujero negro de Schwarzschild es descrito como una singularidad en la cual una geodésica puede solo ingresar, tal tipo de agujero negro incluye dos tipos de horizonte: un horizonte "futuro" (es decir, una región de la cual no se puede salir una vez que se ha ingresado en ella, y en la cual el tiempo —con el espacio— son curvados hacia el futuro), y un horizonte "pasado", el horizonte pasado tiene por definición la de una región donde es imposible la estancia y de la cual solo se puede salir; el horizonte pasado entonces ya correspondería a un agujero blancoNótese que un agujero blanco no debe confundirse con la solución de Schwarzschild que recurre a la masa negativa correspondiente a una singularidad desnuda, la cual carecería de un horizonte de sucesos que delimitaría diferentes regiones del espacio-tiempo.
En el caso de un agujero negro de Reißner-Nordstrøm el agujero blanco pasa a ser —por ahora siempre hipotéticamente— la "salida" de un agujero negro en otro "universo", es decir, otra región asintóticamente plana similar a la región de la que procede un objeto emergente por ese otro tipo de agujero. La carga eléctrica del agujero del Reissner-Nordstrøm proporciona un mecanismo físico más razonable para construir posibles agujeros blancos. Descripción general Al igual que los agujeros negros, los agujeros blancos tienen propiedades como masa, carga y momento angular. Atraen materia como cualquier otra masa, pero los objetos que caen hacia un agujero blanco nunca alcanzarían realmente el horizonte de sucesos del agujero blanco (aunque en el caso de la solución de Schwarzschild extendida al máximo, que se analiza más adelante, el horizonte de sucesos del agujero blanco en el pasado se convierte en un horizonte de sucesos negro). horizonte de sucesos del agujero negro en el futuro, por lo que cualquier objeto que caiga hacia él en algún momento alcanzará el horizonte del agujero negro). Imaginemos un campo gravitacional, sin superficie. La aceleración debida a la gravedad es mayor en la superficie de cualquier cuerpo. Pero como los agujeros negros carecen de superficie, la aceleración debida a la gravedad aumenta exponencialmente, pero nunca alcanza un valor final al no existir una superficie considerada en una singularidad.
En mecánica cuántica, el agujero negro emite radiación de Hawking y por eso puede alcanzar el equilibrio térmico con un gas de radiación (no obligatorio). Debido a que un estado de equilibrio térmico es invariante en la inversión del tiempo, Stephen Hawking argumentó que la inversión del tiempo de un agujero negro en equilibrio térmico da como resultado un agujero blanco en equilibrio térmico (cada uno de los cuales absorbe y emite energía en grados equivalentes). En consecuencia, esto puede implicar que los agujeros negros y los agujeros blancos tienen una estructura recíproca, donde la radiación de Hawking de un agujero negro ordinario se identifica con la emisión de energía y materia de un agujero blanco. El argumento semiclásico de Hawking se reproduce en un tratamiento AdS/CFT de mecánica cuántica, donde un agujero negro en el espacio-tiempo anti de Sitter es descrito por un gas térmico en una teoría de campo de gauge, cuya inversión temporal es la misma que él mismo.
Origen 300px|thumb|Diagrama de Kruskal, en que se muestra la región de agujero negro (zona blanca adyacente a la zona gris superior), la región de agujero blanco (zona blanca adyacente a la zona gris inferior), y las dos regiones asintóticamente planas en blanco, a izquierda y derecha, las cuales describen el campo gravitatorio en los alrededores de un cuerpo esférico.La posibilidad de la existencia de agujeros blancos fue propuesta por el cosmólogo soviético Ígor Nóvikov en 1964, desarrollada por Nikolái Kardashov. Los agujeros blancos se predicen como parte de una solución a las ecuaciones de campo de Einstein conocida como la versión máximamente extendida de la métrica de Schwarzschild que describe un agujero negro eterno sin carga ni rotación. Aquí, "máximamente extendido" se refiere a la idea de que el espacio-tiempo no debería tener "bordes": para cualquier trayectoria posible de una partícula en caída libre (siguiendo una geodésica) en el espacio-tiempo, debería ser posible continuar este camino arbitrariamente lejos en el futuro de la partícula, a menos que la trayectoria golpee una singularidad gravitacional como la que se encuentra en el centro del interior del agujero negro. Para satisfacer este requisito, resulta que además de la región interior del agujero negro a la que entran las partículas cuando caen a través del horizonte de sucesos desde el exterior, debe haber una región interior del agujero blanco separada, que nos permita extrapolar las trayectorias de partículas que un observador externo ve elevarse desde el horizonte de sucesos. Para un observador externo que utiliza las coordenadas de Schwarzschild, las partículas que caen tardan un tiempo infinito en alcanzar el horizonte del agujero negro infinitamente lejos en el futuro, mientras que las partículas salientes que pasan por delante del observador han estado viajando hacia afuera durante un tiempo infinito desde que cruzaron el horizonte del agujero blanco infinitamente lejos en el pasado (sin embargo, las partículas u otros objetos experimentan sólo un tiempo propio finito entre cruzar el horizonte y pasar ante el observador exterior). El agujero negro/agujero blanco parece "eterno" desde la perspectiva de un observador externo, en el sentido de que las partículas que viajan hacia afuera desde la región interior del agujero blanco pueden pasar al observador en cualquier momento, y las partículas que viajan hacia adentro, que en algún momento llegarán al agujero negro. La región interior del agujero también puede pasar al observador en cualquier momento.
Así como hay dos regiones interiores separadas del espacio-tiempo máximamente extendido, también hay dos regiones exteriores separadas, a veces llamadas dos "universos" diferentes, y el segundo universo nos permite extrapolar algunas posibles trayectorias de partículas en las dos regiones interiores. Esto significa que la región interior del agujero negro puede contener una mezcla de partículas que cayeron desde cualquier universo (y por lo tanto, un observador que cayó desde un universo podría ser capaz de ver la luz que cayó desde el otro), y también partículas desde la región interior del agujero blanco puede escapar a cualquiera de los universos. Las cuatro regiones se pueden ver en un diagrama espacio-temporal que utiliza las coordenadas de Kruskal-Szekeres (ver figura).
En este espacio-tiempo, es posible crear sistemas de coordenadas tales que si eliges una hipersuperficie de tiempo constante (un conjunto de puntos que tienen todos la misma coordenada temporal, de modo que cada punto de la superficie tenga una separación similar al espacio, dando lo que se llama una 'superficie similar al espacio') y dibuje un "diagrama de incrustación" que represente la curvatura del espacio en ese momento, el diagrama de incrustación se verá como un tubo que conecta las dos regiones exteriores, conocido como "Puente de Einstein-Rosen" o agujero de gusano de Schwarzschild. Dependiendo de dónde se elija la hipersuperficie similar al espacio, el puente Einstein-Rosen puede conectar dos horizontes de sucesos de agujeros negros en cada universo (con puntos en el interior del puente siendo parte de la región de agujeros negros del espacio-tiempo), o dos horizontes de sucesos de agujeros blancos en cada universo (con los puntos en el interior del puente formando parte de la región del agujero blanco). Sin embargo, es imposible usar el puente para cruzar de un universo a otro, porque es imposible entrar en el horizonte de sucesos de un agujero blanco desde el exterior, y cualquiera que entre en un horizonte de agujeros negros desde cualquiera de los universos inevitablemente chocará con la singularidad del agujero negro.
Tenga en cuenta que la métrica de Schwarzschild extendida al máximo describe un agujero negro/agujero blanco idealizado que existe eternamente desde la perspectiva de los observadores externos; un agujero negro más realista que se forma en un momento determinado a partir de una estrella en colapso requeriría una métrica diferente. Cuando la materia estelar que cae se agrega a un diagrama de la historia de un agujero negro, se elimina la parte del diagrama correspondiente a la región interior del agujero blanco. Pero debido a que las ecuaciones de la relatividad general son reversibles en el tiempo (exhiben simetría de inversión del tiempo), la relatividad general también debe permitir la inversión del tiempo de este tipo de agujero negro "realista" que se forma a partir del colapso de la materia. El caso invertido en el tiempo sería un agujero blanco que existe desde el inicio del universo, y que emite materia hasta que finalmente "explota" y desaparece. A pesar de que estos objetos están permitidos teóricamente, los físicos no los toman tan en serio como los agujeros negros, ya que no habría procesos que condujeran naturalmente a su formación; sólo podrían existir si se construyeran en las condiciones iniciales del Big Bang. Además, se predice que tal agujero blanco sería altamente "inestable" en el sentido de que si una pequeña cantidad de materia cayera hacia el horizonte desde el exterior, esto evitaría la explosión del agujero blanco vista por observadores distantes. y la materia emitida por la singularidad nunca podrá escapar del radio gravitacional del agujero blanco.
Propiedades Dependiendo del tipo de solución de agujero negro considerada, existen varios tipos de agujeros blancos. En el caso del agujero negro de Schwarzschild mencionado anteriormente, una geodésica que surge de un agujero blanco proviene de la "singularidad gravitacional" que contiene. En el caso de un agujero negro que posee una carga eléctrica ψ ** Ώ ** ώ ( agujero negro de Reissner-Nordström ) o un momento angular, entonces el agujero blanco resulta ser la "puerta de salida" de un agujero negro que existe en otro universo.. Esta configuración de agujero negro-agujero blanco se llama agujero de gusano. En ambos casos, sin embargo, no es posible llegar a la región "dentro" del agujero blanco, por lo que su comportamiento - y, en particular, lo que puede salir de él - es completamente imposible de predecir. En este sentido, un agujero blanco es una configuración según la cual no se puede predecir la evolución del universo, porque no es determinista. Una "singularidad desnuda" es otro ejemplo de configuración no determinista, pero no tiene el estatus de agujero blanco porque no hay ninguna región inaccesible desde una región determinada. En su concepción básica, el Big Bang puede verse como una singularidad desnuda en el espacio exterior, pero no corresponde a un agujero blanco.
Relevancia física