Червоточины, возможно, уже обнаружены, согласно новому исследованию

Червоточины — это гипотетические объекты, соединяющие две точки в пространстве-времени. Однако они остаются в сфере теории, поскольку их существование никогда не было доказано. В новом исследовании физики предполагают, что эти пространственно-временные туннели, имеющие сходство с черными дырами, на самом деле могут скрываться у всех на виду и могли быть обнаружены уже давно.

Червоточина — гипотетический объект, который соединяет две разные области пространства-времени. Рассматриваемый как потенциальный короткий путь через пространство-время, она будет напоминать туннель с черной дырой на входе и белой дырой на выходе — по крайней мере, именно так ее описывают в научно-фантастических фильмах. Космический корабль может использовать такую червоточину для быстрого (быстрее света) перемещения по Вселенной. Их существование было предсказано в 1935 году Альбертом Эйнштейном и Натаном Розеном. Однако до сих пор эти объекты никогда не наблюдались.

Однако физики из Софийского университета в Болгарии предлагают следующую идею: червоточины могут быть настолько похожи на черные дыры, что, возможно, они уже обнаружены. Петя Недкова и ее коллеги смоделировали излучение поляризованного света от гипотетической, статичной, проходимой червоточины. Затем они сравнили изображение этого поляризованного света со спектром света, излучаемого аккреционным диском статичной черной дыры. Они обнаружили, что два спектра практически идентичны. Поэтому эти два объекта будет особенно трудно различить.

Черные дыры, которые могут быть червоточинами

Теоретически существуют различные типы червоточин: непроходимая червоточина Шварцшильда; червоточина Рейсснера-Нордстрема или Керра-Ньюмана, которая проходима в одном направлении; и червоточина Лоренца, которая проходима в обоих направлениях. Обычно их представляют как своего рода туннель, соединяющий две черные дыры. Известно, что черные дыры поглощают любую материю, проходящую мимо них; никакое излучение не может выйти наружу.

Но ученые считают, что при определенных условиях можно пройти через этот космический туннель и остаться невредимым. Чтобы определить, как может выглядеть черная дыра с выходом — выходом, который, следовательно, будет так называемой «белой дырой» — особенно с точки зрения таких обсерваторий, как телескоп «Горизонт событий», Недкова и ее команда разработали упрощенную модель «горла» такой червоточины в виде кольца намагниченной жидкости. Затем они сформулировали различные гипотезы о том, как материя будет перемещаться вокруг него, прежде чем будет «проглочена».

Они пришли к выводу, что частицы, захваченные червоточиной, будут генерировать сильные магнитные поля, поляризующие любой свет, излучаемый нагретым материалом. Но при сравнении прямых поляризованных изображений под разными углами наклона с изображением поляризованного света, испускаемого диском черной дыры, команда обнаружила, что интенсивность и направление поляризации отличаются менее чем на 4%!

Однако именно отслеживание поляризованных радиоволн позволило получить первые изображения M87* в 2019 году и Стрельца A* в начале этого года. Таким образом, эти черные дыры с тем же успехом могут быть червоточинами, потому что до сих пор не было реального способа отличить одно от другого…

Поиск других отличительных признаков

Но команда Недкова, возможно, нашла выход. В рамках своего исследования они также создали косвенные изображения червоточины, увиденные через гравитационную линзу. Эти косвенные изображения показали схожие поляризационные картины, но наблюдаемое излучение от объектов значительно отличалось. «Обнаружение излучения из области по обе стороны от горла червоточины приводит к формированию дополнительной кольцевой структуры изображения с отличными поляризационными свойствами«, — пишут исследователи.

Более того, на этих изображениях интенсивность поляризации червоточин была на порядок выше, чем у черных дыр. Таким образом, это может помочь отличить червоточины от черных дыр.

Однако такой подход требует наличия массы, идеально расположенной между телескопом и потенциальной червоточиной, чтобы линза усиливала эти мельчайшие различия. Червоточина, наблюдаемая под идеальным углом, прямо через горло, также даст характерную сигнатуру, которая позволит идентифицировать ее без сомнения.

Теперь команда планирует, с помощью дальнейшего моделирования, искать другие сигналы, которые могли бы помочь различить два объекта, но которые не требуют точных условий наблюдения, необходимых для определения поляризационных эффектов. Некоторые из этих измерений требуют такого уровня точности, которого не могут достичь существующие телескопы. «Мы будем искать что-то, что позволит легче различать«, — сказала Недкова.

Наложение новых ограничений на физику червоточин может открыть новые пути для изучения не только общей теории относительности, но и физики, описывающей поведение волн и частиц.