Пришло время искать червоточины пространства-времени

На протяжении десятилетий черные дыры были рок-звездами в популярной астрофизике, как в действительной, так и в фантастической. Физики полагаются на них, чтобы объяснить различные таинственные астрономические явления; черные дыры также активно используются в фильмах — от «Звездного пути» (2009) до «Черной дыры» (1979), конечно же.

Однако черные дыры — не единственные члены семейства дыр, как бы забавно это не звучало. Их сводные сестры по искажению пространства — «кротовые норы» — также являются потомками общей теории относительности Эйнштейна. Черные дыры, как мы неоднократно упоминали на страницах Hi-News.ru, это области экстремальной гравитации, дробящие все, что попадет в них, вдребезги на субатомном уровне. Червоточины, или кротовые норы, или червячные дыры, соединяют один регион пространства-времени с другим. Черные дыры — это бездонные ямы по меркам пространства-времени; а червоточины — межгалактические магистрали. Если они существуют, это будет краеугольным камнем подтверждения теории того, что мы живем во Вселенной, которая является всего одним пузырьком в огромной мультивселенной. Червоточины могут соединять разные места и разное время подобно тому, как Twitter соединяет участников этой социальной сети.

Возможность существования таких туннелей была подмечена незадолго после того, как Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности в 1916 году. Эйнштейн и Натан Розен разработали математическую модель червоточин к 1935 году, поэтому технически они известны как мосты Эйнштейна-Розена.

В отличие от черных дыр, наводняющих вселенную, червоточины существуют пока только в фантастике. Вы могли наблюдать их в фильмах — «Зеленый фонарь» (2011), «Контакт» (1997), но в реальном пространстве пока не наблюдается никаких червоточин.

«Будучи таким же хорошим предсказанием в рамках теории относительности Эйнштейна, как и черные дыры, они пока ускользают от обнаружения», — подметил Фарук Рахаман Джадавпур из университета Калькутты.

Может быть, еще никто как следует не искал?

На протяжении десятков лет работа Эйнштейна и Розена разочаровывала путешественников сквозь червоточины, поскольку, как только кто-то вступает в нее, она коллапсирует. Интерес к червоточинам был возрожден в 80-х годах, когда Карл Саган отправил героев своего романа «Контакт» сквозь эти кротовые норы пространства-времени. Он обратился за советом к физику Кипу Торну и тот нашел способ открыть червоточины надолго. Все, что нужно — немного экзотической формы материи, обладающей негативной энергией.

Как ни странно, создать устройство поддержания отрицательной энергии вполне возможно (используя трюк под названием эффект Казимира), но только на малых масштабах. Предоставляет ли природа достаточное количество материала с негативной энергией для поддержания червоточин в пространстве — этот вопрос остался открытым.

В последнее время, однако, некоторые физики стали предполагать, что червоточины могут буквально наводнять космос (как черные дыры), просто мы пока не можем идентифицировать их должным образом. Рахаман и коллеги, например говорят, что проявление невидимой «темной материи» во внешних областях галактик могут быть на самом деле проявлениями червоточин.

«Наблюдая с Земли, мы не в состоянии отличить гравитационную природу червоточины от компактной массы в галактике», — написали ученые в своей работе, выложенной на arXiv.org.

Расчеты показали, что распределение массы во внешних областях большинства галактик и скорость, с которой галактики вращаются, согласуется с присутствием достаточно больших кротовых нор — таких, сквозь которые можно путешествовать. Разумеется, запасшись отрицательной энергией, необходимой для поддержания открытых червоточин. Вспомните, на похожем принципе может быть реализован двигатель Мигеля Алькубьерре, известный больше как варп-двигатель.

А вдруг червоточины уже обнаружены, но ошибочно идентифицированы как черные дыры? Это вполне возможно, учитывая то, что черная дыра — один из выходов червоточины. Сегодня общепринято утверждение, что в центре каждой обычной галактики находится огромная черная дыра массой в миллиарды раз больше Солнца. Многие свидетельства поддерживают это утверждение, но вот физик Козимо Бамби говорит, что дело далеко не в шляпе. На основе текущих наблюдений проходные червоточины «неотличимы от черных дыр общей теории относительности в ядрах галактик», — пишет физик.

Бамби отмечает, что как черные дыры, так и червячные норы отбрасывают тени — области тьмы, окруженные ярким фоном, но у червоточины тень будет меньше, чем у черной дыры, а фон — ярче.

Проекты телескопов, которые сейчас рассматриваются, могут быть в состоянии измерить размер тени достаточно точно, чтобы определить, принадлежит она черной дыре или червоточине. Бамби указывает, что источник излучения Альфы Стрельца (Sagittarius A*), который маркирует черную дыру, предположительно, проживающую в центре галактики Млечный Путь, должен быть первой целью подобного исследования.

«Будет относительно легко проверить, является ли SgrA* червоточиной», — пишет Бамби.

Если такое наблюдение сможет подтвердить существование огромной червоточины, физики будут в восторге. Туристам, вероятно, придется подождать несколько тысячелетий, прежде чем у них появится возможность отправиться в далекую галактику, но что мешает физикам включить воображение уже сейчас? Ждите фильм «Путешествие в другую Вселенную».