Вчені придумали, як знайти червоточину в космосі. Але наскільки це небезпечно?

Кейси
29 липня 2020

Вчені придумали, як знайти червоточину в космосі. Але наскільки це небезпечно?

Далі

Анастасія
Нікіфорова

Новинний редактор

Анастасія
Нікіфорова

Новинний редактор

Головною проблемою для освоєння космосу ніколи не було нашу уяву чи навіть наша здатність придумувати нові технології, що дозволяють здійснювати космічні польоти, а величезні простори в космосі. Космічному апарату «Нові горизонти» було 9,5 років, щоб дістатися до Плутона, який знаходиться в нашій Сонячній системі. До найближчої зірки (після Сонця) — понад 42 трлн км. Було б зручно, якби всесвіт «надала» нам особливі портали, які можуть допомогти скоротити наш шлях до своїх інтригуючих і невивчених об’єктів. Наприклад, червоточини або кротові нори. Нещодавно група дослідників запропонувала оригінальну ідею, як їх виявити. Але що таке взагалі червоточини і наскільки їх виявлення безпечно? Розповідаємо все про кротячих норах, подорожі в часі і згадуємо попередження Хокінга про використання кротячих нір.

Що ж таке червоточини?

Фізики-теоретики висунули гіпотезу про існування таких «ярликів» в просторі-часу в 1930-х роках, спочатку називаючи їх «білими дірками» і, в кінцевому підсумку, мостами Ейнштейна-Розена. Біла діра діє як зворотний бік чорної діри. Зовні червоточини можуть виглядати як чорні діри. Але в той час як об’єкт, який падає в чорну діру, потрапляє туди, як у пастку, щось, що падає в червоточину, може пройти через неї на іншу сторону.

Оскільки назва «Мости Ейнштейна-Розена» для такого вражаючого можливого явища трохи суховатое, воно стали більш широко відомо як червоточини або кротові нори.

Ви можете зобразити червоточину як свого роду тунель, який сполучає дві точки в просторі-часу. Цей тунель може бути прямим жолобом або бути звивистим шляхом. Якщо червоточина «прохідна», вона діє як скорочення шляху в просторі-часу, з’єднуючи дві точки, які в іншому разі були б далеко один від одного. Червоточини можуть з’єднувати різні точки в межах однієї всесвіту або вони можуть сполучати різні всесвіти.

Найбільш поширений спосіб зображення червоточин — уявити, що ви тримаєте аркуш паперу, який являє собою нормальний простір. Думайте про подорожі в просторі як про подорож по аркушу паперу. Тепер відзначте крапку на кожному кінці і зігніть аркуш паперу навпіл, поєднуючи ці дві точки разом, але не дозволяючи їм стикнутися. Якщо б ви подорожували в звичайному просторі (тобто уздовж аркуша паперу), поїздка від одного з ваших міток до іншого була б більш тривалою, ніж якщо б існував тунель або «червоточина», що з’єднує дві точки на папері через порожній простір між ними.

Червоточини дійсно існують?

Червоточина ніколи не спостерігалася ні прямо, ні побічно, але вони існують в математичному сенсі, коли виникають в рішеннях рівнянь гравітаційного поля, що лежать в основі загальної теорії відносності Ейнштейна. Це означає, що ми можемо розбити всесвіт на безліч частин, а потім використовувати математичні рівняння, щоб описати, як ці частини поєднуються один з одним.

Ці рівняння поля схожі на будівельні ліси, на яких і будується всесвіт. Рівняння, які описують, як працює загальна теорія відносності або гравітації, не вимагають наявності червоточин, але допускають їх існування. Іншими словами, одним з можливих рішень загальних рівнянь поля відносності є червоточина, що з’єднує дві точки в просторі-часу.

Червоточини — це не тільки чисто теоретичні явища. Є кілька відомих проблем, які роблять їх реальністю навіть в математиці за межами рівнянь Ейнштейна.

Чим небезпечні червоточини. До чого призведе їх відкриття?

Для початку, червоточини нестабільні, тобто швидко руйнуються. Таким чином, будь-які можливі мандрівники в космосі ніколи не зможуть дістатися іншого кінця тунелю, якщо він буде руйнуватися навколо них. Проте ще не все втрачено, тому що фізики виявили, що використання екзотичної матерії може тримати червоточину відкритою. Екзотична матерія, яку не слід плутати з темною матерією, є формою, яка має негативну щільність енергії і негативний тиск. Вона відштовхується, а не притягається гравітацією. Досі екзотична матерія постає у формі частинок в квантових експериментах, тому ніхто не знає, чи достатня кількість екзотичної матерії створити червоточину в одному місці.

Проблема подорожей у часі

І навіть якщо б ми могли підтримати тунель з червоточиною, відкритий за допомогою здатності екзотичної матерії відштовхувати гравітацію, інші теоретики, такі як Стівен Хокінг, застерігають про іншу проблему. Якщо коли-небудь навіть одна частинка потрапляє в червоточину, математика вимагає, щоб червоточина почала руйнуватися. Це не обіцяє нічого хорошого для міжгалактичного простору і подорожей у часі.

Не можна створювати замкнуті криві, подібні часу. Зворотна реакція завадила б появі замкнутих кривих часу. Закони фізики не допускають появи замкнутих, подібних часу, кривих, попереджав Хокінг, захищаючи хронологію часу у своєму дослідженні в 1992 році.

Потенціал червоточини. Що нам можуть дати кротові нори?

Червоточини є найпопулярнішим предметом серед любителів наукової фантастики і фізиків-теоретиків, тому що такі явища можуть відкрити безліч можливостей. Люди могли б подорожувати в іншу галактику чи дослідити існування паралельних всесвітів в межах людського життя.

Цей гіпотетичний космічний корабель з індукційним кільцем «негативної енергії» був натхненний недавніми теоріями, що описують, як простір може бути викривлене з негативною енергією, щоб зробити швидкий транспорт, щоб досягти віддалених зоряних систем

І червоточини не тільки дають можливість космічних подорожей, але і для подорожей у часі. Ми могли б повернутися до ранніх днях формування нашої сонячної системи і припинити, нарешті, суперечка про те, як сформувалася наша Місяць. Може, навіть розгадати таємницю того, як з’явилася надмасивна чорна діра в центрі Чумацького шляху? І це тільки початок.

Враховуючи, що існування червоточин так заманливо, слід очікувати як можна більше досліджень на цю тему. І ось нещодавно вчені запропонували оригінальне рішення.

Що запропонували вчені?

Детектори гравітаційних хвиль вже виявили таємничі чорні діри. Наступними можуть бути червоточини.

Судячи по дослідженню фізиків, чорна діра, закручується в червоточину, створить в просторі і просторі брижі, яку можна буде виявити та зафіксувати в обсерваторіях гравітаційних хвиль ЛІГО і Діва.

Поки не було знайдено ніяких доказів існування червоточини. Але якщо вони існують, у дослідників є шанс виявити червоточини саме з допомогою гравітаційних хвиль, впевнені вчені.

Вони в своєму теоритическом підході розглядали чорну діру з масою в п’ять разів більше сонячної, яка оберталася навколо червоточини на відстані до 1,6 млрд світлових років від Землі. Дослідники підрахували, що, коли чорна діра наблизиться до кротовій норі, вона почне закручуватися по спіралі всередину, як якщо б вона оберталася навколо іншої масивної чорної діри. Цей процес буде супроводжуватися коливаннями і створить гравітаційні хвилі. Спочатку вони будуть виглядати як стандартний патерн хвиль, частота яких збільшується з часом.

Але як тільки чорна діра досягне цента центру червоточини, званої горлом, чорна діра пройде крізь неї і гравітаційні хвилі в першій всесвіту різко зникнуть.

Дослідники розглядали, що станеться, якщо виникне чорна діра в далекому світі, наприклад, в іншій всесвіту. У цьому випадку гравітаційні хвилі у всесвіті № 1 раптово зникнуть.

У всесвіті № 2 з’явилася чорна дірка почала рух по спіралі. Це могло б вказати на проходження нею просторово-часового тунелю.

І ці самі хвилі, на думку вчених, повинні відрізнятися від тих, які виникають, коли два об’єкти наближаються один до одного. Далі чорна діра повторить рух по тунелю між двома всесвітами, викликаючи сплески гравітаційних хвиль, до тих пір, поки її енергія це дозволить.

На думку дослідників, якщо б всесвіт № 2 нашого всесвіту, при певній відстані у вчених була б можливість виявити ці особливі гравітаційні хвилі. Це і стане доказом того, що чорна діра пройшла через червоточину, а значить, вона існує.

Що в підсумку?

Відповідно до загальної теорії відносності, яка описує гравітацію як результат викривлення простору-часу, червоточини можливі.

Обсерваторія LIGO, що базується в Сполучених Штатах, або лазерна интерферометрическая гравітаційно-хвильова обсерваторія Advanced Virgo в Італії виявляють брижі від чорних дірок або нейтронних зірок. Ці масивні об’єкти, що обертаються навколо один одного, перш ніж вони зливаються.

В даний час вчені вміють помічати такі злиття, підтвердивши більше дюжини з 2015 року, і очікують більшого підтвердження. Але в якийсь момент фізики повинні зосередитися на більш незвичайні можливості, каже фізик Вітер Кардосо з Instituto Superior Técnico в Лісабоні, Португалія. Настав час шукати більш дивні, але захоплюючі сигнали, підкреслює він.

І все ж людству варто пам’ятати застереження Хокінга і пам’ятати, наскільки це небезпечно.

Читати також

Подивіться, як виглядає літо на Сатурні

З’явилося фото, як пил пустелі «витікає» в Атлантичний океан

Подивіться, що здатний побачити в космосі новий телескоп — наступник Хаббла

Источник

Описание admin

Рекомендуем прочесть

Tesla представить двофакторну аутентифікацію

Новини 16 серпня 2020 Tesla представить двофакторну аутентифікацію Далі Ильнур Шарафиев Редактор Ильнур Шарафиев Редактор …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *