Кротовые норы на земле: Кротовая нора — что это такое и как ее найти / НВ |

Содержание

Кротовая нора — что это такое и как ее найти / НВ

Ученые из США определили, где может быть кротовая нора. До сих пор этих объекты видели только в фильмах.

Автор: Константин Ценцура

Коротко:

— что такое кротовая нора или червоточина

— что о кротовых норах думают ученые

— где находятся червоточины

Кротовая нора или червоточина — гипотетическая структура во Вселенной, которая позволяет пройти сквозь пространство-время и оказаться в другой галактике за считанные мгновения. Кротовые норы существуют благодаря черным дырам и их гравитационному воздействию. На днях, ученые из США заявили, что знают, где нужно искать ближайшую к нам червоточину.

Видео дня

Ч еловек начал отправлять свои аппараты в космос только в середине прошлого века. За 70 лет космических исследований мы успели несколько раз побывать на Луне, создать Международную станцию на орбите Земли и запустить многочисленные миссии для изучения других планет и отдаленных объектов.

Одними из самых грандиозных миссий являются Voyager-1 и Voyager-2, которые NASA инициировало в конце 1970-х. Более 40 лет назад два космических аппарата отправились в самое длительное путешествие в истории с целью исследовать глубокий космос и поделиться данными о Земле с кем-то или чем-то, нашедшим эти аппараты.

За это время Voyager-1 и Voyager-2 продвинулись дальше, чем какие-либо из созданных человеком космолетов: сейчас они находятся за пределами Солнечной системы, а расстояние до Voyager-1 от нас составляет примерно 147,5 астрономических единиц (а.е.) или около 22 млрд км. К сравнению, чтобы преодолеть такую дистанцию на машине, постоянно передвигаясь со скоростью 100 км/час, нам понадобится более 25 тыс. лет. Ну а космический корабль, который будет лететь со средней скоростью в 8 км/с, достигнет текущего положения Voyager-1 через 87 лет.

Фото: NASA/JPL-Caltech

Но даже такое расстояние — это мизер в космических масштабах. Ближайшая звездная система — Альфа Центавра — находится в четырех световых годах от Земли. Voyager-1 исчерпал свой ресурс, пролетев лишь 0,002 световых года, и чтобы попасть на соседнюю звезду, ему пришлось бы лететь еще 90 тыс. лет. Именно поэтому энтузиасты-инженеры со всего мира планируют сконструировать такой двигатель, который мог бы приблизиться к скорости света и позволит нам путешествовать к соседним звездам за считанные годы.

Самым простым решением этой проблемы может стать теоретически возможная кротовая нора или червоточина — своего рода тоннель в пространстве-времени, который можно использовать для мгновенного перемещения на огромные расстояния. На днях физики из Университета Буффало заявили, что они изобрели новую технику обнаружения кротовых нор.

Что сделали американские ученые?

Фото: NASA/JPL-Caltech

Г руппа исследователей под руководством профессора физики Деяна Стойковича провела расчеты, с помощью которых можно узнать, где находится кротовая нора, — «путь, который может соединить одну область пространства-времени с другим местом во Вселенной или другой Вселенной в целом»

Ученые предположили, что ближайшая точка входа в предполагаемую червоточину может находиться около сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, которая, в свою очередь, расположена в центре галактики Млечный путь. Физики выбрали именно это место, поскольку для создания кротовой норы требуются «экстремальные гравитационные условия», которые как раз обеспечивает эта черная дыра.

Дайджест главных новостей

Бесплатная email-рассылка только лучших материалов от редакторов НВ

Рассылка отправляется с понедельника по пятницу

В исследовании указано, что если червоточина действительно существует неподалеку Стрельца А*, близлежащие звезды будут зависеть от гравитации звезд на другом ее конце. Таким образом, в теории, подтвердить или опровергнуть наличие пространственно-временного тоннеля в центре нашей галактики можно с помощью анализа гравитационных аномалий и отклонений на орбитах звезд вокруг черной дыры.

Физики полагают, что свойства реальной кротовой норы могут сильно отличаться от того, как эти объекты описывают в научно-фантастических книгах и фильмах. «Даже если сквозь кротовую нору можно пройти, у людей вряд ли получится это сделать на их космических кораблях. В действительности вам понадобится источник отрицательной энергии, чтобы сохранить кротовую нору открытой, и пока мы не знаем, как это сделать. Чтобы создать огромную стабильную червоточину, нужно немного магии», — говорит Стойкович.

Где находится кротовая нора?

Фото: ESO / L. Calçada / Spaceengine.org

И сследователи считают, что вход в необходимую для межгалактических путешествий червоточину находится возле звезды S2, которая оборачивается вокруг Стрельца А*. Проблема в том, что текущие инструменты не позволяют точно измерить гравитационное состояние этой звезды и засечь возможные аномалии.

При этом, Деян Стойкович говорит, что даже если у людей появятся необходимые инструменты — они все равно не смогут четко доказать, что червоточина действительно существует. «Когда мы достигнем точности, необходимой для наших наблюдений, мы сможем сказать, что червоточина является наиболее вероятным объяснением пертурбаций на орбите S2. Могут быть и какие-то другие объяснения, что-то еще на нашей стороне, мешающее движению этой звезды», — объясняет автор исследования.

Итогом этой работы стало, скорее, создание одной из техник, которая потенциально позволит нам засечь червоточину, а не ее реальное обнаружение. В то же время, ученые подтверждают, что кротовые норы — это лишь теоретический концепт, и никому пока не доводилось встречать что-либо подобное. Ах да, еще одна маленькая деталь: расстояние к черной дыре Стрелец А* составляет более 25 тыс. лет. Так что не исключено, что для вхождения в кротовую нору там в центре Млечного пути нам понадобится еще одна червоточина, чтобы добраться туда.

Кто придумал кротовые норы?

Фото: quantamagazine.org

В энциклопедии Британника говорится: «Кротовая нора — это решение уравнений поля в общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которое напоминает туннель между двумя черными дырами или другими точками в пространстве-времени. Такой туннель обеспечил бы кратчайший путь между его конечными точками».

Чтобы представить наочно, как работает червоточина, можно провести прямую линию на листе бумаги, согнуть его пополам и проткнуть его насквозь в точках, где начинается и заканчивается линия. Таким образом, эта «брешь» в пространстве-времени позволяет схитрить и буквально пройти насквозь из одной точки Вселенной в другую.

Наиболее вероятные входы в червоточину — это черные дыры. Объекты, которые попадают за горизонт событий черной дыры, якобы разгоняются до скоростей, выше скорости света, и оказываются на другом конце кротовой норы. Одним из первых этот концепт визуализировал режиссер Стэнли Кубрик в своей Космической Одиссее в конце 1960-х, а несколько лет назад идею повторили в Интерстелларе Кристофера Нолана.

Правда, если в этих фильмах астронавтов лишь немного потрясло, когда они пробирались сквозь червоточину, — в реальности, скорее всего, все объекты, которые туда попадут, будут уничтожены и превратятся в космическую пыль из-за нестабильности кротовых нор, не говоря уже о чрезвычайном гравитационном воздействии и высочайших температурах при необратимом ускорении.

Как пролететь сквозь червоточину?

Фото: cosmostheories.com

П омочь стабилизировать кротовую нору может экзотическая материя — то самое предполагаемое вещество с негативной плотностью энергии, о котором говорил профессор Стойкович. Управляя такой материей, опять же — в теории, мы можем снизить разрушающий эффект от перегрузок и ускорения.

Несколько недель назад ученые из из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре предложили использовать в качестве экзотической материи так называемые космические струны. Этот гипотетический объект имеет диаметр мельчайшей частицы (примерно диаметр протона), но может растягиваться на огромные космические расстояния в десятки парсек (один парсек = 3,26 световых лет или 30,8 трлн км).

Эти струны очень плотные и даже несколько их миллиметров могут весить миллионы тонн. Физики из Калифорнии считают, что они позволят стабилизировать червоточину и будут гасить все вибрации, действуя как негативная масса.

Конечно, на практике существование космических струн, как и кротовых нор, не доказано. Но, раз мы уже говорим о возможном гиперпространственном прыжке для исследования других галактик — почему бы не воспользоваться и тем, и другим?

Хотя, и здесь может быть не все так просто.

В начале 2019-го несколько ученых из Гарвардского и Стэнфордского университетов провели теоретический эксперимент, в котором исключили существование экзотической материи, и пропустили через вымышленную кротовую нору мельчайшие частицы света — фотоны. По результатам их расчетов, червоточины могут не сокращать расстояния между двумя точками в пространстве-времени, а, наоборот, запутывать его.

Физики заключили, что фактическое расстояние между двумя черными дырами в космическом пространстве является меньшим, чем расстояние между ними в кротовой норе. Несмотря на то, что этот концепт перечеркивает потенциальные возможности для межгалактических путешествий с помощью кротовых нор, их расчеты позволяют узнать больше о природе черных дыр и взаимодействии гравитации с квантовой механикой.

Теги Космос Черная дыра Астрофизики Научные исследования

Делитесь материалом

Facebook

Twitter

как и где во Вселенной найти червоточины

Туннели в пространстве-времени стали любимой темой научной фантастики, но ученые говорят, что червоточины так же реальны, как Земля и Солнце.

Что такое червоточина

Объясняя это явление, ученые всегда советуют представить пространство, как огромный лист бумаги. Например, вы живете в одном конце листа, но хотите попасть на противоположный. Обычно, потребуется пересечь весь лист, чтобы попасть на его другую сторону. Но что, если вместо этого сложить лист пополам? Тогда то место, где вы находитесь окажется совсем рядом с конечной точкой пути. Путешественнику нужно будет лишь пройти небольшой промежуток. Ученые называют эти объекты червоточинами, потому что они похожи на червя, прокладывающего себе сквозь яблоко. Чтобы добраться с одной стороны яблока на другую у него есть два пути: проползти по внешней стороне или же проложить себе путь сквозь яблоко.

До недавнего времени шансы найти эти объекты были в лучшем случае невелики. Но все изменилось в феврале 2016 года, когда ученые, стоящие за проектом LIGO, объявили о первом в истории обнаружении гравитационных волн. Крошечная рябь в ткани пространства-времени, предсказанная общей теорией относительности, распространяет по Вселенной так же, как рябь на пруду.

«Это полностью изменило правила игры», – говорит физик из Лиссабонского университета в Португалии Виктор Кардозо.

Дело было в том, что две черные дыры, массой в 30 раз больше Солнца, столкнулись друг с другом 1,3 млрд лет назад. Их столкновение вызвало цунами гравитационных волн, прорвавшихся сквозь пространство-время, и в конце концов они достигли инструмента LIGO в сентябре 2015 года.

Исследование Кардозо предполагает, что две сталкивающиеся червоточина вызовут аналогичный всплеск гравитационных волн, как и черные дыры. Однако, волны от столкновения червоточин будут немного отличаться.

Фото: Live Science

Ключевым моментом является то, как гравитационные волны затухают после первоначального столкновения.

«С двумя сталкивающимися червоточинами вы увидите такие же волны, как и у черных дыр. Но если ваш детектор очень чувствителен, то через секунды или десятки секунд после взрыва произойдет нечто иное», – говорит автор исследования Кардозо.

По его словам, это связано с природой черных дыр, которые проглатывают все, что подходит слишком близко. Звук сталкивающихся черных дыр всегда становится тише и быстро угасает. Но при столкновении червоточин после тишины появляется эхо – внезапный, последний сигнал, когда гравитационные волны отражаются от поверхности червоточин. Такого никогда не произойдет с черными дырами, поскольку они поглощают абсолютно все.

К сожалению, инструменты LIGO в настоящее время недостаточно чувствительны, чтобы улавливать такое позднее эхо. Однако обсерваторию модернизируют, и это станет возможным «через десять лет или около того», считает Кардозо.

Другой многообещающий проект – космический детектор гравитационных волн LISA Европейского космического агентства, который будет запущен в 2034 году.

Но обнаружение червоточин с помощью столкновение может быть не единственным инструментом поиска. Диего Рубьера-Гарсия, бывший коллега Кардозу по Лиссабонскому университету, придерживается другой идеи. Он изучает процессы, которые могут происходить глубоко внутри черных дыр.

Теория относительности говорит, что черные дыры имеют в своем центре сингулярность – бесконечно сжатую, бесконечно плотную точку.

«Любой наблюдатель, который приблизится к этой точке, будет уничтожен. После этого вы исчезнете из пространства-времени, вам будет больше некуда идти», – говорит Рубьера-Гарсия.

Именно в этой особенности нарушается общая теория относительности – ее уравнения теряются всякий смысл. Многие физики уверены в том, что необходим новый набор правил, чтобы заменить общую теорию относительности для таких экстремальных условий.

И вот тут появляются червоточины. Когда Рубьера-Гарсия применил один из альтернативных наборов правил к физике черных дыр, сингулярность исчезла, превратившись в червоточину.

«Тогда наблюдатель сможет пройти через эту кротовую нору и перейти в другую область Вселенной», – отмечает Рубьера-Гарсия.

Проблема в том, что этот кратчайший путь сквозь космос может быть просто математическим «призраком». Иными словами, альтернатив общей теории относительности, которая использовалась Рубьера-Гарсия, может не соответствовать тому, как на самом деле работает наша Вселенная. Как и все хорошие научные теории, эту также необходимо проверить, как было с Эйнштейном в 1919 году. Именно здесь появляются гравитационные волны.

После того, как ученые создали обширную библиотеку записей пойманных гравитационных волн, они могут анализировать данные в поисках отклонений от общей теории относительности. Если такие будут найдены, что соответствует альтернативным теориям, ученые смогут с уверенностью сказать: червоточины – прячутся внутри черных дыр.

Как найти червоточину

Эхо гравитационных волн

Гравитационные волны от сталкивающихся черных дыр исчезают очень быстро, но две столкнувшиеся червоточины будут производить эхо, которое смогут обнаружить в будущем.

Микролинзирование

Пример гравитационного линзирования.

Фото: NASA/ESA

Гравитация галактик и звезд может искажать и увеличивать свет от далеких объектов. Если бы червоточина прошла перед далекой звездой, она бы слегка искривила ее свет, что называется «микролинзированием». Этот метод уже используется для поиска планет-изгоев.

Билет в один конец

Некоторые ученые считают, что черные дыры – это замаскированные кротовые норы. В рамках рискованной миссии, отправка чего-либо внутрь черной дыры помогла бы узнать наверняка, действительно ли существуют червоточины.

Где искать червоточины

Центр Млечного Пути

Фото: ESO/S. Brunier

В 2015 году итальянские исследователи предположили, что в центре Млечного Пути может скрываться червоточина на расстоянии около 27 тыс. световых лет от нас. Обычно червоточине требуется какая-то экзотическая материя, чтобы оставаться открытой. Исследователи полагают, что темная материя вполне может справиться с этой задачей.

Квантовая пена

Фото: NASA/CXC/M. Weiss

Ученые считают, что даже пустое пространство во Вселенной на самом не деле не пусто – в самых маленьких масштабах оно представляет из себя бурлящий котел энергии. Некоторые полагают, что крошечные виртуальные черные дыры постоянно появляются и исчезают в квантовой пене. Однако, понадобится много энергии, чтобы сделать одну из этих черных дыр постоянной.

Черные дыры

Фото: NASA

Некоторые исследователи полагают, что вместо сингулярности, внутри черных дыр скрываются червоточины. Однако до сих пор остается неясным, будут ли эти червоточины достаточно большими для путешествия людей.

червоточин на Земле?

По мнению группы математиков, возможно создать устройства с внутренними туннелями, невидимыми для обнаружения электромагнитными волнами — в некотором смысле червоточины. Группа обсуждает эту идею в статье, опубликованной 29 октября в онлайн-издании Physical Review Letters .

Ученые говорят, что путем индивидуального проектирования значений двух параметров, описывающих электромагнитные (ЭМ) материалы, электрической и магнитной проницаемости вокруг и внутри цилиндра, можно создать новое оптическое устройство. По существу, большая часть устройства будет невидима для обнаружения внешним ЭМ-излучением определенной частоты, и только концы цилиндра будут видны и доступны для ЭМ-волн.

«Выбранные значения диэлектрической проницаемости и магнитной проницаемости заставят покрытие манипулировать электромагнитными волнами таким образом, которого нет в природе», — объяснил математик из Рочестерского университета Аллан Гринлиф, один из авторов статьи, PhysOrg.com .

Диэлектрическая проницаемость — это мера готовности материала стать электрически поляризованным в ответ на приложенное электрическое поле (насколько хорошо материал «пропускает» поле). Проницаемость описывает, насколько намагничивается материал при приложении магнитного поля. Современные электромагнитные материалы, известные как метаматериалы, позволяют физически создавать теоретические конструкции, такие как червоточина, по крайней мере, в принципе.

Гринлиф и его коллеги Ярослав Курылев из Университетского колледжа в Лондоне, Матти Лассас из Хельсинкского технологического университета и Гюнтер Ульманн из Вашингтонского университета используют слово «червоточина» скорее в математическом смысле, чем в физическом. То есть устройства будут действовать как червоточины с точки зрения уравнений Максвелла, четырех фундаментальных уравнений, описывающих взаимосвязь между электрическими полями, магнитными полями, электрическим зарядом и электрическим током.

Для любых других частот, кроме тех, для которых рассчитаны диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость, туннельная область будет выглядеть примерно как сплошной цилиндр. Но для правильных частот, говорит Гринлиф, «туннель приводит к изменению топологии пространства. Электромагнитные волны ведут себя так, как будто они распространяются через пространство, к которому прикреплена ручка, точно так же, как муравьи, ползающие по двери вашего холодильника, имеют два способа добраться от одного конца ручки до другого: над ручкой или на плоской поверхности под ней».

То есть любой объект в туннеле виден только электромагнитным волнам, которые входят в один из концов туннеля. И наоборот, любые электромагнитные волны, излучаемые объектом в туннеле, могут выйти только через один из концов. Однако Гринлиф говорит, что важно отметить, что форма пространства на самом деле не изменилась, как это происходит с червоточинами Эйнштейна-Розена в общей теории относительности.

У этого эффекта могут быть интересные приложения. Например, магнитный диполь (такой как стержневой магнит), помещенный рядом с одним из концов, на другом конце будет казаться аппроксимирующим магнитный монополь, теоретическую частицу только с одним магнитным полюсом, то есть обладающую магнитным зарядом. Настоящие магнитные монополи так и не были обнаружены, и работа Гринлифа и его коллег не утверждает обратного.

Ученые предлагают другие возможные применения, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ), где червоточину можно использовать, чтобы позволить врачам оперировать пациента и одновременно визуализировать его. Врачи могли вставлять металлические хирургические инструменты в зону туннеля, не нарушая магнитного поля аппарата МРТ.

Другим примером является оптический компьютер, в котором активные компоненты могут быть размещены внутри червоточин, чтобы не взаимодействовать друг с другом и не вызывать сбоев.

Метаматериалы для невидимости, хотя и находятся на очень ранних стадиях разработки, уже исследуются. В прошлом году ученые из Университета Дьюка создали устройство, которое делает медный диск невидимым для наблюдения в микроволнах.

Образец цитирования: Аллан Гринлиф, Ярослав Курылев, Матти Лассас и Гюнтер Ульманн «Электромагнитные червоточины и виртуальные магнитные монополи из метаматериалов» Phys. Преподобный Летт. 99, 183901 (2007)

Цитата :
Червоточины на Земле? (2007, 14 ноября)
получено 23 декабря 2022 г.
с https://phys.org/news/2007-11-wormholes-earth.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Охота на червоточины: как ученые ищут туннели пространства-времени

Художественная интерпретация использования червоточины для путешествия в космосе.
(Изображение предоставлено НАСА)

Все о космосе

(Изображение предоставлено Future)

Эта статья предоставлена вам All About Space .

Журнал «Все о космосе» отправит вас в увлекательное путешествие по нашей Солнечной системе и за ее пределы, от удивительных технологий и космических кораблей, которые позволяют человечеству выйти на орбиту, до сложностей космической науки.

Червоточины — короткие пути в пространстве и времени — уже давно стали одним из основных элементов научной фантастики. Но некоторые ученые полагают, что вскоре мы сможем доказать, что они являются реальной частью Вселенной — такой же реальной, как солнце и звезды или вы и я. Научный термин для этого экзотического объекта — мост Эйнштейна-Розена, т. е. намек на то, откуда пришла идея.

Червоточины уходят корнями в Альберта Эйнштейна Общая теория относительности — его новаторский шедевр, который перевернул наши представления о гравитации с ног на голову. На протяжении веков мы думали, что знаем, как работает гравитация, благодаря Исааку Ньютону . Яблоки упали на землю, а Земля осталась на орбите вокруг Солнца из-за гравитационного притяжения между объектами. Однако Эйнштейн видел это по-другому, предположив, что то, что мы воспринимаем как гравитацию, — это просто искривление пространства и времени. В этом радикально новом режиме Земля вращается вокруг Солнца, потому что масса нашей звезды искажает пространство вокруг нее подобно тому, как шар для боулинга искривляет простыню, если его поместить в ее центр. Наша планета просто повторяет локальную кривизну этой ткани, которую Эйнштейн назвал «пространством-временем».

Такая сумасшедшая идея отчаянно нуждалась в экспериментальных доказательствах, чтобы подтвердить ее. Важно отметить, что солнечное затмение года в 1919 году предоставило именно такую возможность. Когда луна закрывала солнце, было достаточно темно, чтобы увидеть звезды вблизи. Однако мы не видим эти звезды там, где они есть на самом деле, потому что гравитация Солнца преломляет их свет на пути к нам. Конкурентные представления Ньютона и Эйнштейна о гравитации предсказывали разную степень изгиба, что позволяло нам увидеть, кто был прав. Эйнштейн вышел на первое место: массивные объекты действительно искривляют пространство-время вокруг себя.

Что такое червоточина? Объяснение пространственно-временных туннелей

Представьте себе пространство в виде огромного листа бумаги. Вы живете на одном конце, и вы хотите путешествовать на другом конце. Обычно, чтобы попасть туда, вам пришлось бы пройти по всей длине страницы. Но что, если вместо этого вы сложите бумагу пополам? Внезапно то, где вы находитесь, и то, где вы хотите быть, оказывается рядом друг с другом. Вам просто нужно перепрыгнуть этот крошечный пробел. Мы называем эти объекты червоточинами, потому что они похожи на червя, пытающегося проложить себе путь вокруг яблока. Чтобы спуститься с вершины на низ, у него есть два варианта: ползти по внешней стороне или срезать путь через середину.

До недавнего времени наши шансы найти эти объекты — если они вообще существуют — были в лучшем случае невелики. Но все изменилось в феврале 2016 года, когда ученые, стоящие за экспериментом LIGO (лазерный интерферометр, гравитационно-волновая обсерватория), объявили о первом в истории обнаружении гравитационных волн . Это крошечные ряби на ткани пространства-времени, предсказанные общей теорией относительности, которые распространяются по Вселенной, как рябь на пруду. «Это изменило правила игры», — говорит Витор Кардосо, физик из 9-го0029 University of Lisbon в Португалии.

Две черных дыр — каждая примерно в 30 раз массивнее Солнца — столкнулись друг с другом 1,3 миллиарда лет назад. Их жестокое крушение вызвало цунами гравитационных волн, пронесшихся сквозь пространство-время, и в конце концов достигло прибора LIGO в сентябре 2015 года. Интересно, однако, что полученные волны будут немного отличаться, что позволит нам отличить черные дыры от червоточин.

Компьютерное моделирование столкновения черной дыры. (Изображение предоставлено: SXS, проект Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) (http://www.black-holes.org)) способ затухания гравитационных волн после первого столкновения. Это похоже на то, как звук колокольного звона со временем затихает. «При столкновении двух червоточин вы бы увидели кольцо вниз — точно так же, как вы видите для черных дыр, — но если ваш детектор очень чувствителен, то через несколько секунд или десятков секунд после основного взрыва вы увидите что-то другое», — говорит он. Это связано с природой черных дыр — гравитационных гигантов, которые поглощают все, что подходит слишком близко. Звон сталкивающихся черных дыр всегда становится тише, быстро исчезая в тишине. Но при столкновении червоточин после тишины вы получаете эхо — внезапный запоздалый сигнал, когда гравитационные волны отражаются от поверхности червоточин. Вы не можете получить это с черными дырами, поскольку они поглощают все.

К сожалению, в настоящее время LIGO недостаточно чувствительна, чтобы улавливать эти поздние изменения. Однако исследователи модернизируют инструменты LIGO, и это может быть возможно «через десять лет или около того», говорит Кардосо. Еще один интересный проект на горизонте — космическая антенна лазерного интерферометра (LISA) Европейского космического агентства ( ESA ). Это гравитационно-волновая обсерватория в космосе, предварительная дата запуска которой назначена на 2034 год. Однако в 2015 году ЕКА запустило LISA Pathfinder — тестовую миссию для разработки определенных ключевых технологий, жизненно важных для успеха LISA. В апреле 2016 года ЕКА объявило, что LISA Pathfinder действительно показала, что LISA осуществима.

Но круговорот столкновений может быть не единственным путем к поиску червоточины. У Диего Рубьера-Гарсии, бывшего коллеги Кардосо по Лиссабонскому университету, есть другая идея. Он изучает то, что происходит глубоко внутри черной дыры. В традиционной картине черных дыр, описанной общей теорией относительности, вся падающая на них масса сжата в бесконечно малую, бесконечно плотную точку — сингулярность. «Любой наблюдатель, приближающийся к этой точке, уничтожается», — говорит Рубьера-Гарсия. «После этого ты исчезнешь из пространства-времени… тебе больше некуда идти». Именно в этой сингулярности общая теория относительности терпит крах — ее уравнения теряют смысл. Это вселяет в физиков уверенность в том, что нам нужен новый набор правил, чтобы заменить общую теорию относительности в таких экстремальных условиях.

И вот тут-то и появляются червоточины. Когда Рубьера-Гарсия применил один из альтернативных наборов правил к физике черных дыр, сингулярность исчезла, и математика создала червоточину на ее месте. «Тогда наблюдатель сможет пройти через эту червоточину и перейти в другой регион Вселенной», — говорит он. Беда в том, что этот короткий путь через космос может быть всего лишь фантомом математики: альтернатива общей теории относительности, которую использовал Рубьера-Гарсия, чтобы найти ее, может не соответствовать тому, как на самом деле работает наша Вселенная. Как и все хорошие научные теории, ее нужно проверять, как это было с Эйнштейном в 1919 году.19. Вот тут-то и возвращаются гравитационные волны.

Как только мы создадим значительную библиотеку обнаружений гравитационных волн, мы сможем просмотреть данные в поисках отклонений от того, что предсказывает общая теория относительности. Если эти отклонения будут обнаружены — а они совпадают с тем, что предсказывает альтернативная теория, — это может означать, что червоточины действительно скрываются внутри черных дыр. Первое обнаружение гравитационных волн открыло новую эру, в которой мы вполне можем обнаружить, что червоточины — это не просто научная фантастика.

Где, по мнению ученых, могут существовать червоточины

Центр Млечного Пути

360-градусное панорамное изображение Млечного Пути (Изображение предоставлено ESO/S. Brunier)

В 2015 г. Итальянские исследователи предположили, что в центре Млечного Пути может скрываться червоточина на расстоянии около 27 000 световых лет. Обычно червоточина нуждается в какой-то экзотической материи, чтобы держать ее открытой, но исследователи полагают, что темная материя может выполнять эту работу.

Квантовая пена

Художественное представление квантовой пены. (Изображение предоставлено NASA/CXC/M. Weiss)

Даже пустое пространство на самом деле не пусто — в самом маленьком масштабе это котел бурлящей энергии, появляющийся и исчезающий. Некоторые думают, что мимолетные виртуальные черные дыры могут постоянно создаваться в этой «квантовой пене». Однако нам потребуется много энергии, если мы хотим сделать один из них постоянным.

Внутри черной дыры

Моделирование сверхмассивной черной дыры. (Изображение предоставлено НАСА)

Вместо сингулярности в центре, как предсказывает общая теория относительности, некоторые исследователи считают, что мы найдем червоточину. Тем не менее, до сих пор не принято решение о том, будет ли он достаточно большим, чтобы человек мог пройти по нему.

Как узнать, нашли ли мы червоточину?

Эхо гравитационных волн

Гравитационные волны от сталкивающихся черных дыр затухают очень быстро, но две сталкивающиеся червоточины дадут эхо, которое можно будет обнаружить с помощью следующего поколения экспериментов.

Микролинзирование

Гравитация галактик и звезд может искажать и увеличивать изображения удаленных объектов позади них. (Изображение предоставлено НАСА/ЕКА)

(открывается в новой вкладке)

Если червоточина проходит перед далекой звездой, она слегка искажает свет звезды в событии, называемом «микролинзирование». Этот метод уже использовался для поиска планет-изгоев.

Направляясь в один

Некоторые ученые считают, что черные дыры на самом деле являются замаскированными червоточинами.