Как заглянуть в кротовую нору Вселенной

Теоретически Вселенная может быть испещрена пространственно-временными тоннелями. Двое ученых предложили способ, как можно определить существование космического выхода.

В научной фантастике кротовые норы (они же кротовины, червоточины), представляющие собой пространственно-временные тоннели, давно уже стали предпочтительным средством перемещения во Вселенной. В фильме «Интерстеллар» режиссера Кристофера Нолана (Christopher Nolan), снятом в сотрудничестве с физиком из Калифорнийского технологического института и нобелевским лауреатом Кипом Торном (Kip Thorne), астронавты через кротовую нору летят из Солнечной системы в другую галактику, чтобы найти замену нашей умирающей Земле.

Поэтому я был заинтригован, когда пара физиков недавно выступила с предположением о том, что можно определить, существует ли в центре нашей галактики такая космическая станция метро. Ну, это где-то там, за пылевыми облаками созвездия Стрельца, где окутанная тайной и безудержным воображением скрывается гигантская черная дыра — этакая невидимая космическая громадина в четыре миллиона раз массивнее Солнца.

Такие кротовые норы стали еще одним предсказанием Эйнштейна из его общей теории относительности, которая уже дала нам такие чудеса как расширяющаяся Вселенная и черные дыры — объекты настолько плотные, что они поглощают свет. Есть одна простая версия кротовой норы, названная мостом Эйнштейна — Розена. Она состоит из пары черных дыр, сросшихся своими задними частями. Каждая из таких дыр раскрывается в пространство собственной вселенной (или вселенных), а соединяются они «горлышком», или кротовой норой.

Черная дыра, видение художника

Но никто не знает, существуют ли кротовые норы на самом деле. Если кротовины существуют, они не позволят вам никуда перебраться и даже отправить послание. Как только вы попытаетесь это сделать, червоточина сморщится и раздавит вас.

Чтобы она не сжалась, ее надо наполнить некоей экзотической субстанцией, которую иногда называют фантомной энергией, создающей отрицательную гравитацию. Однако большинство ученых полагает, что законы физики исключают существование такой энергии.

«Чтобы получить стабильную, проходимую червоточину, понадобится определенное волшебство», — сказал физик Деян Стойкович (Dejan Stojkovic), работающий в Университете Баффало и недавно написавший в соавторстве работу на эту тему.

Доктор Торн написал по электронной почте, что у верящих в волшебство теоретиков есть миллион способов спроектировать кротовую нору. «Поскольку мы не знаем ничего определенного о технологиях и материалах, доступных очень развитым цивилизациям, у нас, физиков, есть бесконечная свобода действий для построения моделей проходимых кротовых нор», — заявил он.

В своей работе, опубликованной 10 октября в научном журнале «Физикал Ревю» (Physical Review), доктор Стойкович и Дэ-Чан Дай (De-Chang Dai) из Университета Янчжоу описали слой этой экзотической фантомной энергии, сосредоточенной вокруг входа в черную дыру Стрелец, открывающего кротовину, через которую можно безопасно пройти. Когда достаточно малый объект приближается к дыре, перед моментом достижения горизонта событий (так называют точку гравитационного невозврата) он внезапно оказывается в другом времени и месте, возможно, в другой вселенной.

Авторы предполагают, что их гипотеза дает возможность проверить, существуют ли на самом деле кротовины. Даже если такая червоточина слишком мала для прохождения звезды или космического корабля, гравитация сможет через нее пройти, утверждают ученые.

«Гравитация — это просто свойство пространства-времени, и поэтому если потрясти его за один конец, на другом конце это тоже почувствуется», — объяснил доктор Стойкович.

Таким образом, звезда по одну сторону кротовины может ощущать гравитационное притяжение звезды или иного массивного объекта по другую ее сторону. По мнению астрономов, странные отклонения в траектории одной звезды могут указывать на воздействие «звезды-призрака» с другой стороны через кротовую нору.

Доктор Дай с коллегами хочет проверить эту гипотезу, имея в виду вполне конкретную звезду. Это голубая звезда S2 (также известная как S02), которая обращается вокруг черной дыры Стрелец А, каждые 16 лет приближаясь к ней на расстояние 17,7 миллиарда километров. Астрономы уже несколько лет следят за этой звездой в надежде получить подсказки о теории тяготения Эйнштейна и внутреннем устройстве черной дыры. Но не исключено, что им удастся заглянуть глубже.

Представьте себе, что черная дыра Млечного пути, которая носит официальное название Стрелец А*, таит в себе такую червоточину, написали в своей работе доктор Дай и доктор Стойкович. Предположительно, гравитация звезд и других массивных объектов на противоположной стороне может просочиться через кротовину и немного сместить S2 с ее орбиты.

Они отметили, что через несколько лет, проведя дополнительные исследования, астрономы будут достаточно точно знать орбиту S2 и обнаружат такое притяжение, которое ускоряет звезду на одну миллионную метра в секунду в квадрате. Астрономы могут также поискать аналогичные воздействия возле других известных черных дыр.

«Если такое удастся обнаружить, это будет очень эффектно», — написал доктор Торн. Но он предупредил, что хотя его модель кротовины интересна и привлекательна, это лишь одна из бесчисленного множества возможностей. Доктор Торн, получивший в 2017 году Нобелевскую премию за работу по гравитационным волнам, написал книгу «Черные дыры и разрывы времени. Возмутительное наследие Эйнштейна» (Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy). В ней он исследует явление кротовых нор как машин времени.

По этой причине я связался по электронной почте с Райнхардом Генцелем (Reinhard Genzel) из Института внеземной физики общества Макса Планка, который уже много лет следит за звездой S2 при помощи современного телескопа в Чили. Он разбил мне сердце.

Генцель написал, что он с коллегами в ближайшее время сможет достаточно точно измерить орбиту S2. «Это не проблема, — добавил он. — Есть другое препятствие, которое существенно все осложнит».

На нашей стороне кротовины достаточно материи, вызывающей флуктуации S2. Это тусклые звезды, звездные черные дыры. Их турбулентность вполне способна погасить любой сигнал с противоположной стороны. Если где-то и есть космическая станция метро, то она может быть скрыта большим количеством помех.

Генцель, называющий себя «деревенским мальчишкой», сказал, что не уверен в нашей способности отыскать волшебную кротовую нору.

Пока дверь закрыта. Кротовые норы могут существовать, но не исключено, что мы никогда не сможем достоверно обнаружить их существование. Удивительные свойства нашей собственной Вселенной могут помешать нам рассмотреть чудеса других миров.