Физики нашли признаки существования «кротовых нор»

Загадочные космические лучи сверхвысоких энергий могут порождаться не гигантскими звездами или черными дырами-блазарами, а экзотическими "кротовыми норами", тоннелями в ткани пространства-времени. К такому выводу пришли физики из МГТУ имени Баумана, разместившие статью в электронной библиотеке arXiv.org.

"Мы показали, что "кротовая нора", имеющая свое магнитное поле, будет вести себя как "вечный" ускоритель частиц, если она находится внутри какой-то галактики. Она будет захватывать относительно медленные заряженные объекты, разгонять и затем выпускать их. Сила этого излучения будет зависеть от диаметра горла самой "червоточины", ее удаленности от центра и размеров галактики", — пишут исследователи.

Космические лучи представляют собой элементарные частицы и ядра атомов разных элементов, разогнанные до околосветовых скоростей. Они уже более века считаются одной из главных загадок для науки и источников опасности для здоровья космонавтов и астронавтов.

На сегодняшний день среди ученых нет консенсуса об их происхождении. Часть астрономов считает, что эти частицы разгоняются в горячих останках взорвавшихся звезд внутри Млечного Пути, а другие предполагают, что их источником являются черные дыры в далеких галактиках. Что еще интереснее, третья группа исследователей настаивает, что их порождают распады частиц темной материи в центре Галактики.

Два года назад физики нашли первые намеки на то, что фактически все подобные лучи носят внегалактическое происхождение, поймав более сотни космических заряженных частиц сверхвысоких энергий. Тем не менее, их источники и типичные расстояния до них пока остаются загадкой для ученых.

Два российских физика-теоретика, Александр Кириллов и Елена Савелова из МГТУ имени Баумана в Москве, нашли намеки на то, что "фабрикой" самых мощных внегалактических космических лучей могут выступать не черные дыры или гигантские звезды, как недавно предположили ученые из НАСА, а более экзотические объекты, так называемые "кротовые норы".

Этим словом ученые обозначают своеобразные "тоннели", связывающие две точки, расположенные в разных регионах пространства или времени. Несмотря на их фантастическое описание, их существование допускает теория относительности Эйнштейна и все ее основные расширения.

С другой стороны, астрономы пока не нашли подобных структур в природе. Это связано с тем, что для создания такого тоннеля в структуре пространства-времени необходима некая экзотическая форма материи, которая обладала бы отрицательной плотностью энергии, или почти "невидимый" объект, похожий на черную дыру.

Савелова и Кириллов заинтересовались тем, как появление выхода или входа в подобную "кротовую нору" будет влиять на жизнь окружающего ее пространства и всей галактики в целом. Одной из главных их особенностей, как заметили ученые, будет то, что многие подобные структуры, возникшие в первые мгновения жизни Вселенной, будут обладать собственным магнитным полем.

Его "полюса" будут располагаться в окрестностях входа и выхода из подобного тоннеля, что будет сильно влиять на движение заряженных частиц через подобные космические червоточины, захватывая их и заставляя двигаться в одну сторону.

Как показывают расчеты специалистов МГТУ, если в окрестностях подобной магнитной "воронки" будет присутствовать галактический ветер, поток заряженных частиц, выбрасываемых сверхмассивной черной дырой в центре Млечного Пути или другого "звездного мегаполиса", то вся "кротовая нора" превратится в своеобразный ускоритель частиц.

Его мощности, по словам физиков, хватит для того, чтобы разогнать типичные заряженные частицы до энергии в 900 гигаэлектронвольт, что сопоставимо с той силой, с которой летящий комар ударяется о противомоскитную сетку, и силой столкновений в опытах на БАК.

В пользу существования таких "червоточин", как отмечают исследователи, говорит сразу несколько факторов. К примеру, в межгалактическом и межзвездном пространстве за последние годы астрономы нашли множество областей с сильными магнитными полями, возникшими из "ниоткуда".

Вдобавок, китайская орбитальная обсерватория DAMPE, следящая за частицами сверхвысоких энергий, зафиксировала два года назад резкое и необъяснимое падение в числе космических лучей с энергиями выше 900 ГэВ.

Тогда ученые посчитали эту аномалию следом распадов темной материи в центре Млечного Пути и других галактик. Российские физики считают, что реальным ее источником могли быть "кротовые норы", вырабатывающие большое число космических лучей с относительно низкими энергиями.

Как проверить эту идею? По словам физиков, каждая "червоточина" будет обладать своим собственным лимитом на максимальную энергию частиц, что отразится в структуре их спектра. Если дальнейшие наблюдения за космическими лучами сверхвысоких энергий укажут на существование еще одного подобного "провала", то теория Савеловой и Кириллова получит первые подтверждения ее правоты.