Есть ли в нашей Вселенной «червоточины»?

Авторы статьи, опубликованной в Monthly Notices, предполагают, что активные ядра галактик (AGN), или, по меньшей мере, некоторые из них и есть устья «червоточин», или «кротовых нор» —  участков пространства, существование которых допускает Общая Теория Относительности (ОТО). В таких участках структура пространства-времени сильно искривлена гравитацией.

Известно, что ткань пространства-времени может стать настолько искривленной, что даже свет не сможет выйти из нее. Это — черная дыра, и, как предполагается в настоящее время, AGN и являются сверхмассивными черными дырами (SMBH).  Но ОТО допускает растяжение и изгибание ткани пространства-времени в широких пределах, и всевозможных конфигураций. В 1935 году Альберт Эйнштейн и Натан Розен описали, как два листа пространства-времени могут быть соединены вместе, создав мост между двумя вселенными, либо двумя участками одной Вселенной. Это только один из видов червоточин, наиболее наглядный, но с тех пор были теоретически предсказаны и другие их виды, более сложные.

Некоторые из червоточин могут быть «проходимыми», то есть, проницаемыми не только для атомных и субатомных частиц, но и для крупных предметов, без разрушения их структуры. Иными словами, чисто теоретически можно себе представить, что люди, на достаточно защищенном от вредных для них излучений космическом аппарате, могли бы пройти через них, пережив этот переход.

Для этого такие червоточины должны быть достаточно большими и достаточно долго оставаться открытыми, несмотря на воздействие гравитации, которая пытается их закрыть. Согласно теоретическому описанию таких проходов, они должны испускать гамма-излучение в результате столкновения потоков частиц, втягиваемых в них. Как показали авторы работы, такое излучение должно обладать очень характерным спектром, отличающимся от спектра, возникающего при поглощении вещества черной дырой, и распространятся не струями, как в случае черной дыры, а в виде гигантской сферы. Открытие такого источника излучения стало бы доказательством существования червоточин.

Кроме того, в отличие от черной дыры, червоточина может «пропускать» через себя гравитационное поле от объектов, расположенных на другой ее стороне. Это внесло бы коррективы, правда, небольшие, в движение звезд вблизи галактического центра. Исследователи оценили величину ожидаемого воздействия и предположили, что оно может быть обнаружено уже в ближайшем будущем, когда точность измерений станет лишь немного выше, чем в настоящее время.

Хотя исследование и носит теоретический характер, оно перекликается с недавним сообщением об обнаружении странных кругов радиоизлучения, огромных, но не связанных ни с одним видимым объектом. Эти круги, уже названные ORC, не поддаются на данный момент никакому традиционному объяснению, но могут быть, с некоторыми оговорками, объяснены в рамках теории червоточин.

ORC на фоне галактик в оптическом диапазоне.

Червоточины сильно влияют на наше коллективное воображение. В отличие от черных дыр, которые немного пугают, поскольку они захватывают и перемалывают все, что попало в зону их притяжения, червоточины могут позволить нам путешествовать в отдаленные места со скоростью, превышающей скорость света. Они могут быть даже машинами времени, как это предположил покойный Стивен Хокинг в своей последней книге.

Аналог червоточин присутствует и в квантовой физике, на уровне атомов и частиц. Согласно квантовой механике, частицы могут вылетать из пустого пространства, чтобы исчезнуть через мгновение. Это было замечено в бесчисленных экспериментах.

Физики полагают, что червоточины могли образоваться в ранней Вселенной из пены квантовых частиц, появляющихся и исчезающих. Некоторые из этих изначальных червоточин могут существовать и сегодня.

Недавние эксперименты по «квантовой телепортации» — «бестелесной» передаче квантовой информации из одного места в другое, также оказались похожими на две черные дыры, соединенные червоточиной.

Эти эксперименты, похоже, решают «парадокс квантовой информации», который предполагает, что физическая информация может навсегда исчезнуть в черной дыре. Но они также обнаруживают связь между теориями квантовой физики и гравитации, к которым в равной мере имеют отношение червоточины, что может сыграть важную роль в построении объединенной «теории всего».

Проблема состоит в том, эти теоретические построения не подтверждены экспериментальным обнаружением червоточин. Уверенность же в том, что они существуют, и наблюдение за происходящим вблизи от них могли бы помочь нам понять некоторые из самых глубоких космических загадок. К примеру, ответить на вопрос: является ли наша Вселенная единственной?

Между тем, исследователи из США впервые  осуществили квантовую телепортацию на 44 километра.

По материалам Science alert, Cornell University и The conversation

Читайте также:

Что такое Большой взрыв?

В центре одной галактики обнаружили сразу три сверхмассивные черные дыры