Червоточины - зияющие шлюзы, которые теоретически могут соединять отдаленные точки в пространстве-времени - обычно изображаются как зияющие гравитационные скважины, связанные узким туннелем.
Но их точная форма была неизвестна.
Однако теперь российский физик разработал метод измерения формы симметричных червоточин - даже если они не были доказаны - основаны на том, как объекты могут влиять на свет и гравитацию.
Теоретически, проходимые червоточины, или четырехмерные порталы в пространстве-времени, могут работать примерно так: на одном конце непреодолимое притяжение черной дыры засасывает вещество в туннель, соединенный на другом конце с «белой дырой, "который мог бы извергать материю в месте, далеко от места происхождения материала в пространстве и времени", - сообщает родственный сайт Live Science, Space.com. Хотя ученые наблюдали признаки черных дыр во Вселенной, белые дыры никогда не были обнаружены.
Таким образом, червоточины (и предполагаемая ими возможность межзвездных путешествий) остаются бездоказательными, хотя теория общей относительности Альберта Эйнштейна оставляет место для существования объектов.
Однако, хотя червоточины могут существовать или не существовать, ученые знают много о поведении света и гравитационных волн. Последние представляют собой рябь в пространстве-времени, которая кружится вокруг массивных объектов, таких как черные дыры.
Согласно новому исследованию, одним из свойств червоточины, которое можно наблюдать, хотя и косвенно, является красное смещение в свете вблизи объекта. (Красное смещение - это уменьшение частоты световых волн по мере их удаления от объекта, что приводит к смещению в красную часть спектра.)
Если вы знаете, как происходит смещение красного света вокруг потенциальной червоточины, вы можете использовать частоты гравитационных волн или частоту их колебаний для прогнозирования симметричной формы червоточины, говорит автор исследования Роман Конопля. Доцент Института гравитации и космологии Российского университета дружбы народов (РУДН).
Как правило, исследователи работают наоборот, просматривая геометрию известных фигур, чтобы рассчитать, как ведут себя свет и гравитация, - сказал Конопля в интервью Live Science в электронном письме.
Конопля сказал, что будет несколько методов проверки красного смещения возле потенциальной червоточины. Можно было бы использовать гравитационное линзирование или изгиб световых лучей, когда они проходят мимо массивных объектов, таких как, возможно, червоточины. Эта линза будет измеряться по ее воздействию на слабый свет, исходящий от далеких звезд (или на более яркий свет от ближайшей звезды, «если нам очень, очень повезло», сказал Конопля). Он пояснил, что другой метод измеряет электромагнитное излучение вблизи червоточины, поскольку оно привлекает больше вещества.
Подумайте об уравнении следующим образом: если вы ударите по барабану, поведение звуковых волн, вызванных вибрацией тугой кожи, может выявить форму барабана, сказал в прямом эфире преподаватель физического факультета Массачусетского технологического института Джолион Блумфилд. Наука.
«Все разные частоты - это говорит вам о разных колебательных режимах этой упругой кожи», - сказал Блумфилд. Между тем, пики и впадины этих вибраций постепенно затухают во времени, что показывает, как моды «затухают». Эти две части информации вместе могут помочь вам определить форму барабана, сказал Блумфилд.
«То, что делает эта статья, является одним и тем же для червоточины. Если мы действительно можем« слушать »затухающие частоты колебаний червоточины с достаточной точностью, мы можем вывести форму червоточины по спектру частоты и как быстро они распадаются ", объяснил он.
В своем уравнении Конопля взял значения красного смещения червоточины и затем включил квантовую механику или 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, когда была введена лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO). Теперь исследователи стремятся откорректировать измерения LIGO, поскольку более точные данные могут помочь ученым окончательно определить, существует ли во вселенной экзотическая материя - материя, составленная из строительных блоков, в отличие от обычных атомных частиц. Блумфилд рассказал Live Science, что этот материал может поддерживать такие объекты, как червоточины.
На данный момент, по крайней мере, червоточины являются только теоретическими, поэтому уравнение Конопли не представляет каких-либо реальных реальных измерений, написал он в электронном письме. А такие детекторы, как LIGO, измеряют только одну частоту гравитационных волн, в то время как вам потребуется несколько частот для предсказания формы червоточины, сказал Конопля.
«Из таких плохих данных невозможно извлечь достаточно информации для такой сложной вещи, как геометрия компактного объекта», - написал Конопля в электронном письме.
Будущие исследования могут дать еще более подробное представление о форме и свойствах червоточины, сказал Конопля.
«Наши результаты могут быть применены и к вращающимся червоточинам, если они достаточно симметричны», - добавил он.
Результаты были опубликованы онлайн 10 сентября в журнале Physics Letters B.
