В 2019 году детекторы LIGO и Virgo зафиксировали необычный сигнал гравитационных волн — вспышку длиной менее десятой доли секунды. В отличие от привычных протяжных сигналов с нарастающей частотой, которые дают двойные черные дыры при спиральном сближении, этот был коротким и резким. Его обозначили как GW190521. Первоначальная, наиболее правдоподобная интерпретация объясняла событие случайным столкновением двух черных дыр, которые не вращались на тесной орбите.
Однако новая работа предлагет куда более экзотическое объяснение, пишет ScienceAlert. Короткий всплеск мог быть эхом столкновения черных дыр в другой вселенной, которое прошло через коллапсирующую «кротовую нору» (wormhole), образовавшийся в результате слияния. Авторы — ученые из Университета Китайской академии наук под руководством физика Ци Лая — опубликовали препринт на arXiv.
Кротовая нора, или червоточина, — это гипотетический туннель в пространстве-времени, соединяющий две точки, позволяющий преодолеть огромное расстояние или время быстрее, чем по обычному пути. Это следствие уравнений общей теории относительности Эйнштейна, и для стабилизации такого прохода требуется экзотическая материя с отрицательной плотностью энергии.
Важно подчеркнуть: классическое объяснение — случайное слияние черных дыр в нашей Вселенной — остается предпочтительным. Тем не менее, как пишут авторы, разница в соответствии данных наблюдений с двумя моделями оказалась крайне небольшой, и поэтому вариант с червоточиной нельзя полностью исключить.
Гравитационные волны, которые мы регистрируем, — это колебания пространства-времени, возникающие при ускоренном движении массивных компактных объектов, вроде черных дыр и нейтронных звезд. При классическом слиянии две черные дыры долго вращаются вокруг общего центра масс, излучая волны с усиливающейся амплитудой и частотой — так называемый «чирп» (чирп-сигнал). В случае GW190521часть сигнала, соответствующая длительному сближению, отсутствовала, хотя при выведенной массе получившегося в итоге объекта (~142 солнечные) такая инспираль должна была быть. Отсюда и вывод, что тела просто пролетали рядом и столкнулись.
Лай и соавторы предлагают иной путь: предположить, что в результате бинарного слияния образовался не сразу стабильная черная дыра, а кратковременная червоточина, которая затем коллапсировала, формируя обычную черную дыру. При таком развитии событий наблюдателям в нашей Вселенной мог бы дойти только короткий импульс гравитационных волн — как раз тот самый резкий всплеск.
Исследователи смоделировали форму волнового сигнала для сценария с коллапсирующим кротовым тоннелем и сопоставили ее с реальными данными детекторов. Для сравнения они также рассчитали волну, соответствующую стандартному слиянию. Оказалось, что вторая дает чуть лучшее соответствие наблюдаемому сигналу, однако разница невелика — достаточно, чтобы допустить альтернативную интерпретацию.
Если бы GW190521 действительно был эхом в кротовой норе, это стало бы не только подтверждением существования таких гипотетических объектов, но и способом изучения их свойств через гравитационную волновую астрономию. Но такая гипотеза требует «экзотической» физики, хоть и не противоречит осторожному скептицизму: она интригует, но не доказывает существование кротовых нор.
Сопоставление подобных сигналов в будущем позволит проверить, насколько жизнеспособна идея о прохождении волн через коллапсирующие кротовые тоннели.
Российские астрофизики предложили теоретическое доказательство проходимых червоточин
Изменить прошлое, спасти будущее: возможны ли путешествия во времени?
Физики создали «червоточину» внутри квантового компьютера
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram