Можем ли да намерим червеева дупка?

Да започнем с това, че няма доказателства, че червееви дупки наистина съществуват.

Но тези тунели в пространство-времето са толкова привлекателни и се надяваме да съществуват, защото те могат да ни дадат хипотетичен пряк път към далечни светове.

Именно затова е толкова вдъхновяваща появата на изследвания, които разказват как бихме могли да ги забележим, ако наистина са там. 

Затова е толкова вдъхновяваща появата на изследвания, които разказват как бихме могли да ги забележим, ако наистина са там. И сред тези проучвания, добило международна известност е едно, идващо от Софийския университет.

Трябва да се подчертае, че никога не са виждани червееви дупки. Това може да е, защото те не съществуват или са изключително редки, или просто защото са трудни за забелязване.

В най-основния модел на червеева дупка, устията в двата края на тунела са черни дупки. Няма начин да се премине през една от тези червееви дупки – ръбът на черната дупка се определя от хоризонта на събитията и след като нещо премине през хоризонта на събитията, то никога не може да избяга. Това важи и за светлината, така че всеки вход към този вид червеева дупка може просто да изглежда като обикновена черна дупка и няма да има изход.

С правилните научни инструменти обаче би могло да се направи разлика между стандартна черна дупка и червеева дупка. Близо до черна дупка, високоенергийната светлина се влачи около нейния ръб от кривината на пространство-времето.

Кредит: Pixabay / Victor Tangermann

Поляризацията на светлината - българският метод

Проучване от 2022 г. на български екип установява, че това би изглеждало леко различно в близост до обикновена черна дупка и такава, която води до червеева дупка – поляризацията на светлината, излъчвана в този регион, ще се различава.

Вдъхновен от първото директно изображение на черна дупка екип на Софийския университет се заема да определи дали може да се използват данните от мрежата от радиообсерватории EHT за поляризацията на светлината от около черната дупка, за да се направи разлика между проходима червеева дупка и черна дупка. Но за съжаление, екипът установява, че тези данни не са достатъчно прецизни.

Концепция на художник за това как могат да се визуализират червеевите дупки. Кредит: Alain R. (CC BY-SA 3.0)

Затова българските астрофизици Петя Недкова, Валентин Делийски, Галин Гюлчев и Стойчо Язаджиев моделират светлина с по-висока енергия, която би се излъчвала по-близо до черната дупка и е направила поне половин обиколка около нея, преди да се насочи към Земята.

Те откриват, че поради разликите във формата на пространство-времето, светлината, която е заобиколила червеева дупка, може да бъде повече от осем пъти по-поляризирана от същата светлина от обикновена черна дупка, с разлика в посоката на поляризацията от около 50%. Все още обаче нямаме надеждни наблюдения на този вид светлина от около черна дупка.

Поляризация във вертикално магнитно поле за червееви дупки с различен параметър на червеното преместване α. Всеки цвят представя наблюдаемата поляризация на орбитите, разположени на r = 6M (външен пръстен) и r = 4,5M (вътрешен пръстен), за конкретно решение на червеева дупка с α ∈ [0, 3]. Поляризацията за черната дупка на Шварцшилд е дадена с черна пунктирана линия като референция. Ъгълът на наклона е θ = 20. Кредит: Valentin Deliyski, Galin Gyulchev, Petya Nedkova, and Stoytcho Yazadjiev, Phys. Rev. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.106.104024

Българските изследователи са проучили и един друг вариант, може би по-спекулативен от останалите. Ако червеевата дупка е проходима, като тази, която са използвали в своите модели, това означава, че светлината трябва да може да преминава през нея до другия край и да излиза от черната дупка, която можем да наблюдаваме. Ако това се случи, изследователите откриват, че гравитационните ефекти в червеевата дупка могат да накарат тази светлина да излезе повече от шест пъти по-ярка от светлината около черната дупка в нашия край, както и да създаде няколко малки пръстена от светлина близо до черната дупка.

Все още обаче не сме успели да наблюдаваме зоната толкова близо до черна дупка, така че не можем да използваме тази изкривена светлина, за да кажем дали някога сме се натъквали случайно на червеева дупка.

Без хоризонт на събитията

Има обаче още един вариант. Работи само за проходими червееви дупки, които са отворени от хипотетична екзотична материя, която предотвратява образуването на хоризонт на събитията и предпазва червеевата дупка от колапс в черна дупка.

Лучано Комби (Luciano Combi) от Института "Периметър" в Канада и колегите му съставят симулации как би изглеждала проходима червеева дупка, ако материята пада в единия край, както се случва в активните черни дупки.

Попадналата материя би образувала пръстен от материя, наречен акреционен диск около устието. Но липсата на хоризонт на събитията означава, че светлината може да избяга от този вид червеева дупка.

"Когато се приближите до устието, тя започва да се различава от черна дупка", обяснява Комби. "Отвън ще бъде доста подобна [на черна дупка], но в центъра ще видите това много ярко блестящо петно."

Ако материята попадне в червеевата дупка, тя ще заседне в тунела, който физиците наричат ​​"гърлото". Там тя ще се превърне в пламтящо горещо торнадо от плазма, което може би ще достигне температури, достатъчно високи, за да предизвика ядрен синтез – може дори да се превърне в звезда, въпреки че това почти сигурно ще доведе до колапса на червеевата дупка.

Част от тази материя може да се изстреля другия край на червеевата дупка в съвсем различен регион на пространство-времето със значителна част от скоростта на светлината. Тази страна на червеевата дупка би изглеждала още по-странна: светещо кълбо от плазма, заобиколено от облак горещ газ, изхвърлящ материя на пръв поглед без причина.

Това би бил издайнически знак за червеева дупка.

Могат ли червеевите дупки да са стабилни преки пътища през пространство-времето? Кредит: Наука OFFNews

Едно пътешествие по-тежко, отколкото с БДЖ

И все пак пътешествието през червеева дупка едва ли би било комфортно.

Първо заради разликата в гравитационното привличане между главата и краката ви, ще бъдете "спагетирани" тялото ви ще стане на спагети. Ако по някакъв начин избегнете това, плазмата в червеевата дупка моментално ще ви изпари. Ако червеевата дупка да не "яде" активно материя, всичко, което попадне в нея, би се ускорило до свръхвисоки скорости.

Така че, дори някой ден да открием червеева дупка, няма да можем да я използваме за пътешествия.

Справка:

Polarized image of equatorial emission in horizonless spacetimes: Traversable wormholes; Valentin Deliyski, Galin Gyulchev, Petya Nedkova, and Stoytcho Yazadjiev; Phys. Rev. D 106, 104024 – Published 10 November 2022; DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.106.104024 

General Relativistic magneto-hydrodynamical simulations of accretion flows through traversable wormholes; Luciano Combi, Huan Yang, Eduardo Gutierrez, Scott C. Noble, Gustavo E. Romero, Manuela Campanelli; https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.06900 

Източници: 

What would a wormhole look like if we ever found one?, New Scientist

How to tell the difference between a regular black hole and a wormhole, New Scientist

Още по темата

17/07/2023

Физика

Пръстеновидни червееви дупки могат да позволят пътуване във времето

09/01/2023

Физика

Космически кораб, минал през червеева дупка, би могъл да изпрати сигнал обратно

16/11/2022

Космос

Български физици: Червеевите дупки може вече да са открити

27/02/2023

Космос

Червеевите дупки огъват светлината не като черните дупки и това може да е ключът към откриването им