Известная Вселенная полна захватывающих вещей, таких как черные дыры, гиперновые и сливающиеся нейтронные звезды. Однако, по мнению физиков, во Вселенной могут быть куда более впечатляющие вещи, но их существование пока не подтверждено (или не опровергнуто).
Возможно, главным кандидатом на роль «наиболее впечатляющих вещей» являются червоточины или кротовые норы, которые теоретически соединяют части пространства и времени, позволяя тем, кто воспользуется ими, существенно сократить время на путешествие из точки А в точку Б.
Возможность существования червоточин стала подарком для писателей-фантастов, герои произведений которых больше не были отрезаны от далеких звездных систем и галактик физическими законами, мешающим путешествовать со скоростью, превышающей скорость света. Многие физики скептически относятся к возможности существования червоточин или, по крайней мере к тому, что трехмерные объекты могли бы пройти сквозь них невредимыми. Однако писателям было достаточно одной только возможности существования червоточин, чтобы протащить через них флот гигантских космических кораблей.
Червоточины и черные дыры
По мере развития телескопов вопрос существования червоточин становится все более волнительным: если червоточины реальны, то почему мы их до сих пор не нашли? Четыре болгарских физика из Софийского университета предложили свой ответ, опубликовав его в научном журнале Physical Review D: возможно, мы обнаружили червоточины, но просто не поняли этого.
Подавляющее большинство обнаруженных нами черных дыр известны либо по их гравитационному воздействию на звезды вокруг них, либо по релятивистским струям (джетам), вылетающим из их аккреционных дисков. Если бы какая-нибудь из этих черных дыр на самом деле была червоточиной, то мы бы вряд ли об этом узнали.
Однако наблюдения по средствам международной коллаборации «Телескоп горизонта событий» (англ. Event Horizon Telescope, EHT) за поляризацией вокруг сверхмассивных черных дыр M 87* и Стрелец A* — это совсем другое дело. В паре этих случаев мы видели тени самих объектов на их горизонтах событий и можно было бы надеяться заметить что-то крайне необычное, если бы перед нами действительно была хотя бы одна червоточина.
Возможность существования червоточин настолько интересует физиков, что с начала ноября 2023 года на сайте препринтов ArXiv.org было опубликовано 12 статей, исследующих эту концепцию. Однако, как отмечают авторы нового исследования, мы не знаем, как выглядят червоточины, и это радикально усложняет их идентификацию.
В своей статье болгарские физики пытаются решить эту проблему и приходят к выводу, что при наблюдении под большими углами наклона червоточины не будут похожи ни на что из того, что мы видели. Однако при малых углах наклона, по мнению авторов, червоточина будет демонстрировать «паттерн поляризации, очень похожий» на черную дыру. Следовательно, M 87*, наблюдаемая под углом 17 градусов, может быть червоточиной, а мы об этом не узнаем.
Но это вовсе не означает, что мы обречены на то, чтобы не уметь отличать червоточины от черных дыр.
«Более существенные различия наблюдаются для сильно линзированных косвенных изображений, где интенсивность поляризации в пространстве червоточин может вырасти на порядок по сравнению с черной дырой Шварцшильда», — пишут авторы исследования.
Линзирование, о котором здесь идет речь, не связано с наличием массивного объекта между нами и дырой, создающего гравитационную линзу. Вместо этого траектории фотонов искажаются огромным гравитационным полем самой черной дыры, заставляя их совершать неполную петлю вокруг дыры, прежде чем направиться к нам.
Ситуация еще более усложняется, если предположить, как это делают авторы, что материя или свет могут проходить через червоточину в любом направлении. Если это так, то исследователи ожидают, что сигналы из области за «горлом» смогут достичь области наблюдаемой нами Вселенной. Если это так, то сигналы (свет) изменят поляризованное изображение диска, который мы видим вокруг дыры, причем свет, пришедший из других мест Вселенной, будет иметь отличные от света в окрестностях поляризационные свойства. Это может стать тем, что исследователи назвали «характерной сигнатурой для обнаружения геометрии червоточины».
Если мы хотим обнаружить червоточины и тем более использовать их для межзвездных путешествий, то для начала было бы хорошо научиться отличать их от черных дыр.
«Если бы вы оказались рядом [с червоточиной или черной дырой], то узнали бы об этом слишком поздно, — сказала в интервью New Scientist Петя Недкова (англ. Petya Nedkova), ведущий автор исследования из Софийского университета. — Вы поймете разницу, когда умрете, или когда пройдете сквозь нее».
Авторы исследования признают, что их выводы сделаны на основе «упрощенной модели кольца намагниченной жидкости», вращающегося вокруг черной дыры. Более совершенные модели, возможно, помогут выявить различия, которые могут быть использованы для отличия червоточин от черных дыр.
Читайте также: Два плана по обнаружению проходимых кротовых нор (червоточин).
