Червоточины могут быть устойчивыми и представлять собой реальные кратчайшие пути в пространстве-времени
Червоточины - это гипотетические космические объекты, которые, как говорят, являются коротким путем между точкой А и точкой Б в пространстве, при этом пространство-время между входом (черная дыра) и выходом (белая дыра) "складывается" обратно на себя. Более ранние исследования предполагали, что этот "проход" между двумя отверстиями в пространстве-времени слишком нестабилен, чтобы в него мог войти какой-либо объект, в то время как другие предполагали, что червоточина разорвется, как только она образуется. Однако новое исследование опровергает эти предсказания и предлагает модель стабильной, проходимой червоточины.
В начале этого года сообщалось об , в котором предлагалась модель "проходимой" червоточины, с элегантными, хотя и немного неполными, предположениями и уравнениями, основанными на теории Эйнштейна-Дирака-Максвелла. Сегодня Паскаль Койран, астрофизик из Высшей школы Лиона, и его коллеги также объявляют, что они разработали теорию, показывающую, что кротовые норы являются стабильными гипотетическими астрофизическими структурами, но на этот раз основанными на метрике Эддингтона-Финкельштейна.
Если бы эти структуры были стабильными, это означало бы, что объект, способный выдерживать все механические нагрузки — мог бы перемещаться с экстремальными скоростями между выходом и входом в червоточину, как это, в частности, изображено в некоторых научно-фантастических произведениях ("Интерстеллар", если назвать наиболее заметным за последние несколько лет). Эти пространственно-временные связи известны как "мосты Эйнштейна-Розена".
Метрика Эддингтона-Финкельштейна: создание проходимых червоточин
В научной литературе принято считать, что экстремальные силы внутри червоточины заставляют ее растягиваться и разрываться, как резинка, как только она образуется. Но Альберт Эйнштейн и Натан Розен, пионеры этой теории, построили свою модель червоточины на обычной метрике Шварцшильда, и большинство моделей червоточин используют эту же метрику.
Поэтому в своем новом исследовании Койран и его коллеги используют другой подход, основанный на метрике Эддингтона-Финкельштейна, который они описывают в статье, доступной на сервере препринтов , и которая вскоре должна быть опубликована в Journal of Modern Physics D.
Координаты, используемые в их модели, получены преобразованиями (временной переменной) из координат Шварцшильда. И именно эта трансформация приносит главный ингредиент, приводящий к совершенно иному результату, касающемуся устойчивости объекта.
Пересечение горизонта событий черной дыры
"Хорошо известно, что пробная масса, падающая в черную дыру, не достигает горизонта событий ни при каком конечном значении параметров в рамках метрики Шварцшильда, — говорится в исследовании. — Напротив, мы показываем, что горизонт событий достигается при конечном значении переменной времени в рамках метрики Эддингтона — Финкельштейна".
Показав, что горизонт событий черной дыры - предел, за которым любой объект или свет не может избежать ее гравитационного притяжения - достижим в их модели червоточины Эддингтона-Финкельштейна, они рассчитали, как отреагирует массивная частица, пересекающая мост Эйнштейна-Розена. Они показали, что частица не только достигает входа в черную дыру, но и продолжает свою траекторию по пространственно-временному "туннелю", пока не достигнет выхода. Затем она будет выброшена белой дырой, которая, в отличие от черной дыры, выбрасывает только материю.
"Такое поведение не имеет смысла с переменной времени Шварцшильда, поскольку это было бы похоже на продолжение траектории частицы "за пределами времени"", — заключают исследователи в своей работе. Таким образом, они предполагают, что их модель будет более "логичной", чем предыдущие (общепринятые) модели для объяснения поведения червоточины.
Конечно, это не дает неопровержимых доказательств того, что червоточины стабильны и проходимы. Действительно, есть много других факторов, которые следует учитывать помимо общей теории относительности, которые могут продемонстрировать, что такой объект на самом деле "невозможен" или нестабилен вне математических моделей. Модели, которые, кстати, сами заимствуют ряд ярлыков, навязанных ограничениями нашего понимания пространства-времени и действующих сил.