Считается, что червоточины или кротовые норы, которые представляют собой туннели, соединяющие две области пространства-времени, относятся к области научной фантастики, поскольку, если бы такой объект действительно каким-то образом сформировался во Вселенной, то, согласно известным нам законам физики, он был бы нестабильным и немедленно коллапсировал.
Но если предположить, что они могут существовать, как мы можем их найти? Согласно исследованию, представленному в журнале Physical Review D, для этого потребуется черная дыра, звезды, вращающиеся вокруг нее, и инструменты для точного определения их движения.
Схематичное представление кротовой норы. Credit: edobric/Shutterstock
Согласно современным представлениям, червоточины, концепцию которых описали еще в 1935 году физики Альберт Эйнштейн и Натан Розен, являются «складкой» в пространстве-времени. Представьте себе муравья, идущего по куску ткани из одной точки в другую. Когда ткань расправлена муравей должен пройти максимальное расстояние, однако, если ее сложить так, что две противоположные точки почти соприкоснутся, то ему останется сделать всего один шаг для преодоления своего пути.
«Исходя из концепции червоточины можно предположить, что есть вполне очевидный и обычный способ обнаружить эти гипотетические объекты. Поскольку «туннель» сближает две области пространства, массивные объекты, такие как звезды, на одном конце кротовой норы будут гравитационно влиять на движение объектов на «нашей» стороне», – рассказывают авторы исследования.
Неистовая гравитация
Предполагается, что для гипотетического образования червоточины необходима гравитационно экстремальная среда, такая как вокруг черной дыры или даже за ее горизонтом событий.
В Млечном Пути есть такое место – галактический центр, в котором большое количество звезд вращается вокруг сверхмассивной черной дыры, известной как Стрелец А*, и, если в этом регионе скрывается червоточина, наши инструменты должны быть в состоянии ее обнаружить, основываясь на том, как движутся эти светила.
Орбиты звезд, располагающихся очень близко к сверхмассивной черной дыре в центре Млечного Пути. Credit: ESO/L. Calçada/spaceengine.org
«Если у вас есть две звезды, по одной с каждой стороны от кротовой норы, та, что на нашей стороне должна чувствовать гравитационное влияние светила, которое находится по другую сторону тоннеля. Гравитационный поток сможет пройти через червоточину», – пояснил Деян Стойкович, соавтор исследования из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (США).
Получается, что если нанести на карту ожидаемую орбиту звезды вокруг Стрельца А*, то, при условии наличия вблизи нее «туннеля» в пространстве-времени с массивным объектом на обратной стороне, можно увидеть отклонения в ее движении.
Однако есть проблема. Черная дыра Стрелец А* обладает массой в 4 миллиона раз превосходящей солнечную, поэтому ее гравитационная сила в сердце Млечного Пути является доминирующей, и выделение воздействия одной или даже нескольких звезд на обратной стороне червоточины было бы крайне кропотливой работой.
Панорама центра Млечного Пути от «MeerKAT», охватывающая площадь 1000 на 500 световых лет. Credit: MeerKAT
Кроме этого, если кротовая нора располагается за горизонтом событий, как предсказывают некоторые теоретики, все усилия становятся напрасными – гравитационное влияние звезды, проходящее через червоточину, было бы неотличимо от влияния самой черной дыры.
Куда смотреть?
Хорошо, что у нас есть шанс проверить все эти идеи. Вокруг Стрельца А* вращается небезызвестная звезда S2. Астрономы наблюдают за ней уже более 25 лет со все более совершенными и точными инструментами, поэтому получение данных, которые могут дать намеки на существование в центре Млечного Пути гипотетического «тоннеля» или опровергнуть его, не является невыполнимой задачей.
x
С другой стороны, даже обнаружение возмущений в движении звезды S0-2 не будет являться окончательным свидетельством существования кротовых нор, и потребуется больше доказательств. Однако, если мы действительно хотим найти червоточины, нам необходима отправная точка, и теперь она у нас есть.
«На самом деле для поддержания кротовой норы необходим источник отрицательной энергии, а нам пока неизвестны способы его создания. Поэтому, чтобы во Вселенной смогла сформироваться огромная стабильная червоточина, нужно немного магии», – заключил Деян Стойкович.
