Чи може брижі простору-часу вказувати на червоточини?

49

Простір-час, як ми знаємо сьогодні, являє собою фізичну модель, яка доповнює простір рівноправним тимчасовим виміром. Завдяки цій моделі була створена теоретично-фізична конструкція, яка отримала назву просторово-часовий континуум. Важливо відзначити, що до загальної теорії відносності ейнштейна, розуміння фундаментальних законів фізики було неповним, але публікація отг в 1905 році залишила чимало питань, одним з яких були чорні діри і червоточини – «тунелі» в просторі-часі, що з’єднує різні точки простору-часу. І якщо існування чорних дір вдалося довести кілька років тому, то з кротовими норами все не так однозначно – вони належать до гіпотетично існуючих об’єктів. Але деякі вчені вважають, що скоро ми теж зможемо їх знайти. Так, за останні кілька місяців було опубліковано відразу кілька наукових досліджень, які пропонують нові, інтригуючі способи пошуку цих космічних об’єктів.

Чи може брижі в просторі-часі вказувати на червоточини? фізики припускають, що такі тунелі в тканині простору можуть проявлятися за допомогою незвичайних гравітаційних хвиль

цікавий факт вчені повідомляють, що чорна діра, що обертається навколо червоточини, буде випромінювати особливий малюнок гравітаційних хвиль-унікальний для червоточин.

Як знайти кротову нору?

Почнемо з того, що чорні діри і кротові нори – це особливі типи рішень рівнянь ейнштейна, що виникають, коли структура простору-часу сильно викривляється гравітацією. Наприклад, коли матерія надзвичайно щільна, тканина простору-часу може стати настільки викривленою, що навіть світло не зможе вирватися назовні. Такі об’єкти ми називаємо чорними дірами.

Оскільки ото дозволяє розтягувати і згинати тканину простору-часу, в 1935 році ейнштейн і його колега фізик натан розен описали, як дві ділянки простору-часу можна з’єднати воєдино, створивши свого роду міст між двома всесвітами. Це-один з видів червоточини, але з тих пір було описано безліч інших.

Міст ейнштейна-розена-ділянка на зображенні, що з’єднує два аркуші простору-часу.

Говорячи про кротових норах, не можна не згадати гравітаційні хвилі, існування яких було доведено в 2015 році. Справа в тому, що за допомогою потужних детекторів ligo і virgo, дослідники вже виявили чорні діри, але їх наступне відкриття може перевести кротові нори з гіпотетичних об’єктів, в реально існуючі. А якщо червоточини існують, то зовні можуть здатися схожими на чорні діри.

Різниця між червоточиною і чорною дірою полягає в тому, що потрапивши в чорну діру об’єкт не зможе з неї вирватися, а опинившись в кротової норі, він зможе пройти крізь неї прямо на іншу сторону. Сила, яку ми сприймаємо як гравітацію, насправді є результатом викривлення простору-часу.

Дивацтва всесвіту

Отже, планети обертаються навколо сонця, тому що воно створює форму чаші в тканині простору. (найпростіше уявити планети у вигляді кульок, які кружляють навколо і всередині цієї хащі). Чорні діри, у свою чергу, викривляють простір-час у прірві настільки глибокі, що ніщо не може покинути їх. Але простір-час може також згинатися в інші дивні форми, наприклад в тунелі.

Червоточина, показана тут, являє собою тунель в просторі-часі, що з’єднує різні частини всесвіту.

Ці тунелі або червоточини, могли б забезпечити найкоротший шлях між двома віддаленими місцями в просторі і часі або між двома різними всесвітами. Простір-час може викривлятися, але воно також може коливатися. Ці хвилі називаються гравітаційними і можуть вказувати на червоточини.

Ще більше цікавих статей про чорні діри, паралельні всесвіти і подорожі крізь простір-час читайте на нашому каналі в яндекс.дзен. Там регулярно виходять статті, яких немає на сайті!

Гравітаційні хвилі, чорні діри і червоточини

Дослідники вважають, що чорна діра, закручується по спіралі в червоточину, повинна створювати дивний візерунок брижі в просторі-часі. І при наявності правильних інструментів деякі обсерваторії могли б їх виявити.

Вхід і вихід з кротовий нори, швидше за все, виглядає так.

До такого висновку прийшли фізики в роботі, опублікованій в середині літа на сервері препринтів arxiv.org. Хвилі від пари чорна діра-червоточина будуть блимати і включатися, коли чорна діра пройде через червоточину, а потім знову вийде. Але на сьогоднішній день ніяких свідчень існування цих об’єктів не існує.

Кротові нори, безумовно, спекулятивні, з великої літери “с”, – говорить вільям габелла. Він-фізик з університету вандербільта в нешвіллі, штат теннессі. Однак, якщо червоточини дійсно існують, у дослідників повинен бути шанс їх виявити. Для цього просто потрібні були б правильні умови і детектор гравітаційних хвиль.

Подорож чорної діри крізь червоточину

Як пише live science, команда габелла розглядала чорну діру з масою, що в п’ять разів перевищує масу сонця. Вони представили, що чорна діра обертається навколо червоточини на відстані близько 1,6 мільярда світлових років від землі. За їхніми розрахунками, коли чорна діра обертається навколо червоточини, вона повинна почати обертатися по спіралі всередину, вивільнивши гравітаційні хвилі.

Причому спочатку вони виглядали б точно так же, як гравітаційні хвилі від двох чорних дір. Структура хвиль, яку деякі фізики називають цвіріньканням, з часом буде збільшуватися по частоті. Але досягнувши центру червоточини, або» горлечка”, чорна діра пройде через нього.

Міст ейнштейна-розена в уявленні художника.

Потім дослідники розглянули, що станеться, якщо чорна діра виникне у віддаленому місці. Наприклад, в іншому всесвіті. У цьому випадку гравітаційні хвилі в першій всесвіті раптово припинилися б, а в другій всесвіту чорна діра» вистрілила ” б назовні, перш ніж знову закрутитися по спіралі. Потім вона повинна пройти весь шлях назад через червоточину і знову потрапити в першу всесвіт.

Коли чорна діра повернеться, вона спочатку буде по спіралі виходити з червоточини. Це може викликати” анти-цвірінькання ” — картину гравітаційних хвиль, протилежних цвірінькання, — перш ніж знову зануритися в цей стан, – пишуть автори наукової роботи.

З часом чорна діра буде продовжувати стрибати між двома всесвітами, що повинно викликати повторні сплески гравітаційних хвиль. Але між ними були б періоди мовчання – як тільки чорна діра втратить достатньо енергії для створення гравітаційних хвиль, її подорож закінчиться і вона осяде в шийці червоточини.