Червоточины - это шлюзы (тунелли), которые теоретически могут соединяться с удаленными точками в пространстве-времени, обычно иллюстрируются как гравитационные скважины, соединенные узким туннелем.
Но их точная форма была неизвестна.
Однако теперь физик из России разработал метод измерения формы симметричных червоточин.
Теоретически, проходные червоточины или четырехмерные порталы через пространство-время могут работать примерно так: с одной стороны, непреодолимая гравитация черной дыры всасывает материю в туннель, соединенная на другом конце с «белой дырой», которая выталкивает эту материю с большой силой. Хотя ученые наблюдали признаки черных дыр во Вселенной, белые дыры так и не были найдены.
Червоточины (и возможность межзвездного путешествия, которые они предлагают) таким образом, остаются недоказанными, хотя теория общей теории относительности Альберта Эйнштейна оставляет место для существования таких объектов.
Однако, хотя червоточины могут или не могут существовать, ученые много знают о поведении световых и гравитационных волн. Последние представляют собой рябь в пространстве-времени.
Одно свойство червоточины, которое может наблюдаться, хотя и косвенно, является "красным смещением" света вблизи объекта, говорится в новом исследовании.
Красное смещение - является уменьшением частоты световых длин волн при их удалении от объекта, что приводит к смещению в красную часть спектра.
Если вы знаете, как свет вокруг потенциальной червоточины краснеет, вы можете использовать частоты гравитационных волн или как часто они колеблются, чтобы предсказать симметричную форму червоточины - говорит автор исследования Роман Конопля. Он является доцентом Института гравитации и космологии Российского университета дружбы народов (РУДН).
Было бы несколько способов проверить красное смещение вблизи потенциальной червоточины - доцент Р. Конопля. Можно использовать гравитационное линзирование или изгиб световых лучей, когда они проходят по массивным объектам - например, червоточинам. Эта линзировка будет измеряться в ее воздействии на слабый свет, исходящий от далеких звезд (или на яркий свет от соседней звезды), если нам очень повезет, - говорит доцент Р. Конопля. Другой метод будет измерять электромагнитное излучение вблизи червоточины, поскольку он привлекает больше материи, пояснил он.
Подумайте об этом уравнении: если вы ударите барабан, поведение звуковых волн, создаваемых вибрацией тугой кожи, может показать форму барабана, Джолион Блумфилд, преподаватель физического факультета Массачусетского технологического института.
«Разные частоты - это говорит вам о разных вибрационных режимах этой тугой кожи», - сказал Блумфилд. Между тем, пики и долины этих колебаний постепенно распадаются во времени, что показывает, как режимы «затухают». Блумфилд говорит, что эти две части информации помогут вам определить форму барабана.
В уравнении Р. Конопля взял значения красного смещения червоточины, а затем включил квантовую физику крошечных субатомных частиц, чтобы оценить, как гравитационная рябь в пространстве-времени повлияет на электромагнитные волны червоточины. Оттуда он построил уравнение для расчета геометрической формы и массы червоточины, сообщил он в исследовании.
Технология измерения гравитационных волн существует только с 2015 года с введением лазерной обсерватории гравитационно-волновой интерферометрии (LIGO). Теперь исследователи стремятся точно настроить измерения LIGO, так как более точные данные могут помочь ученым окончательно определить, есть ли материя во вселенной - материя, изготовленная из строительных блоков, в отличие от обычных атомных частиц. Этот материал мог поддерживать такие объекты, как червоточины.
На данный момент, червоточины являются только теоретическими, поэтому уравнение Р. Конопли не представляет никаких реальных измерений в реальном мире. И такие детекторы, как LIGOmeasure, только одна частота гравитационных волн, в то время как для прогнозирования формы червоточины вам потребуется несколько частот.
«Из таких не точных данных невозможно извлечь достаточную информацию для такой сложной вещи, как геометрия компактного объекта», - пишет Конопля.
Будущие исследования могли бы дать еще более подробное представление о форме и свойствах червоточины - Р. Конопля.
«Наши результаты могут быть применены и к вращающимся червоточинам, при условии, что они достаточно симметричны», - добавил он.