Свет, пролетая мимо массивного тела, слегка меняет путь — гравитация притягивает даже лучи. В обычной ситуации пучок света, идущий от далёкой звезды, сжимается, словно его стягивают невидимой резинкой. Это свойство называют условием схождения лучей (null convergence condition): гравитация заставляет световые траектории сближаться, а не разбегаться.
Но когда чёрная дыра превращается в белую, происходит нечто странное. Сначала область, из которой не вырваться, — чёрная дыра — сжимается и исчезает. Затем возникает и расширяется область, которая всё выбрасывает наружу, — белая дыра. Рой Керр и другие физики давно подозревали, что такой переход ломает стандартные правила. В новой работе показали: чтобы лучи света начали расходиться в белой дыре, условие схождения обязано нарушиться. Иначе превращение просто не случится.
Авторы построили конкретные модели перехода, используя координаты Пенлеве–Гуллстранда — что-то вроде карты, где видно, как пространство течёт сквозь время. В одной из моделей с массовой функцией типа Бардина нарушение условия схождения оказалось локализованным: оно длится лишь краткий миг, пока чёрная дыра испаряется, а белая дыра формируется. Это как если бы резинка, стягивающая лучи, на секунду ослабла, позволив им разлететься.
Самый резкий сценарий — мгновенный переход — требует бесконечного нарушения условия. В этот момент привычное описание пространства-времени как гладкой поверхности перестаёт работать. Нужна полная квантовая теория гравитации, где искривление пространства-времени заменяется чем-то более фундаментальным. Без неё мы видим лишь намёк на то, что классическая картина мира неполна.
Белые дыры математически возможны в решениях уравнений Эйнштейна, но ни одной пока не наблюдали — возможно, они живут слишком мало или сразу взрываются.
В романе Станислава Лема «Фиаско» чёрные дыры используются как порталы, но переход через них требует технологий, ломающих привычную физику — почти как в этой работе.