Американские исследователи провели новое моделирование эволюции червоточин Эллиса-Бронникова-Морриса-Торна. Их расчеты показали, что теоретически мы можем получать сообщения от космического корабля, путешествующего через червоточину, до того, как он полностью разрушится.
Обычно червоточины изображаются в научно-фантастических фильмах как гипотетические объекты, соединяющие две различные области пространства-времени — своеобразные туннели с черной дырой на каждом конце. Их существование было предположено в 1935 году Альбертом Эйнштейном и Натаном Розеном. Теоретически, эти объекты позволят космическому кораблю преодолевать очень большие расстояния за минимальное время (быстрее света). Но на данный момент они остаются чисто теоретическими, поскольку червоточины до сих пор не наблюдались.
Однако это не помешало ученым разработать несколько возможных описаний этих объектов, включая непроходимые, односторонние и двусторонние червоточины. Один из наиболее часто изучаемых типов червоточин — червоточины Морриса-Торна — проходима, но считается крайне нестабильной, и физики считают, что такая червоточина разрушится, если в нее попадет материя (корабль). Однако скорость этого явления, как и судьба гипотетического корабля, подвергшегося ему, остается неясной.
Туннель, открытый призрачной материей
Благодаря новому компьютерному моделированию, исследователи из Университета Святого Креста в Массачусетсе показали, что все же возможно, чтобы световой сигнал с корабля, проходящего через червоточину, вернулся к нам до того, как она разрушится. Другими словами, это означает, что мы можем получать сообщения от корабля до того, как он окончательно пройдет через туннель.
Несколько теоретических исследований проходимых червоточин привели к выводу, что эти космические туннели могут оставаться открытыми при условии, что они поддерживаются «экзотической» материей, которую физики называют «призрачной материей». Эта материя будет обладать отрицательной энергией. В теории, эта материя реагирует на гравитацию в точности противоположно стандартной материи.
Бен Кейн и два его студента, Карина Калхун и Брендан Фэй, смоделировали путешествие этой призрачной материи через безмассовую симметричную червоточину: как и ожидалось, они обнаружили, что она заставляет червоточину расширяться, а не схлопываться. Стандартная материя, с другой стороны, заставит червоточину схлопнуться и, таким образом, закрыться. Останутся только две отдельные черные дыры.
«Мы подтверждаем, что для безмассовой симметричной червоточины регулярный импульс скалярного поля вызывает коллапс горла червоточины и образование видимого горизонта, в то время как импульс призрачного скалярного поля может вызвать расширение горла червоточины«, — пишут они в своем .
Тем не менее согласно их расчетам, процесс коллапса будет происходить достаточно медленно, чтобы космический зонд успел передать сигналы со скоростью света непосредственно перед полным закрытием.
Путешествие без возврата
Команда также изучила эволюцию материи, путешествующей через массивные асимметричные червоточины, что ранее никогда не моделировалось. Эти червоточины не статичны, а движутся. Были получены те же результаты: стандартная материя вызывает схлопывание горла червоточины, в то время как призрачная материя с положительной амплитудой может вызвать расширение горла.
Если существование червоточин когда-нибудь подтвердится, то об отправке туда пилотируемой миссии, конечно, не может быть и речи, поскольку это будет путешествие без возврата. С другой стороны, автономный зонд, оснащенный видеокамерой, потенциально может передать новую и интересную информацию (по крайней мере, если ему удастся пересечь червоточину целым и невредимым).
Все это, конечно, пока остается в области теории. Как отмечает физик Сабина Хоссенфельдер из Центра математической философии в Мюнхене, эта идея «требует от нас постулировать существование вещей, которые, насколько мы знаем, не существуют… Многие вещи, которые можно сделать математически, не имеют ничего общего с реальностью«.
Но цель исследования — понять, как могут выглядеть червоточины, и найти способ их моделирования. По словам Кейна, эта работа может открыть способы создания червоточин, которые не требуют призрачной материи, чтобы оставаться открытыми достаточно долго, чтобы мы могли путешествовать по Вселенной.