Можно ли путешествовать по Вселенной с помощью черных дыр?

Вселенная полна загадок. Возьмем, к примеру, черные дыры – область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть ее не могут не только объекты, движущиеся со скоростью света, но и фотоны самого света. Напомню, что существование этих таинственных объектов впервые было подтверждено в 2017 году после открытия гравитационных волн. А два года спустя, в 2019 году астрономы впервые получили самый настоящий снимок тени черной дыры. Но что еще ученым известно об этих удивительных, массивных объектах? По мнению авторов нового исследования, сверхмассивные черные дыры могут оказаться самыми настоящими «тоннелями», с помощью которых путешественники на космических кораблях теоретически могут путешествовать по бескрайней Вселенной. Примечательно, что новое исследование согласуется с тем, что думал о черных дырах великий физик-теоретик Стивен Хокинг.

Черные дыры – путь в другие вселенные

В 1915 году Альберт Эйнштейн направил на публикацию работу с основными уравнениями общей теории относительности (ОТО). Применив универсальную скорость света в своих уравнениях, ученый предположил, что законы физики остаются неизменными в любой данной системе отсчета. Как мы знаем сегодня, теория гравитации описанная Эйнштейном, предсказала существование черных дыр и пространственно-временных тоннелей. А британский физик-теоретик Стивен Хокинг и вовсе считал, что черные дыры могут оказаться порталом в другие вселенные.

В работе 2015 года, опубликованной в журнале Physical Review Letters, Стивен Хокинг, Эндрю Строминджер из Гарвардского университета и Малкольм Перри из Кембриджского университета, пришли к выводу о том, что информация, поглощенная черной дырой, отправляется прямиком в другую Вселенную.

Хокинг и его коллеги опровергают утверждение о том, что все, что попадает в черную дыру, исчезает в ней бесследно и безвозвратно. Знаменитый физик-теоретик полагал, что черные дыры не живут вечно, а часть информации, поглощенной ими не исчезает бесследно, а как бы просачивается наружу в виде фотонов с почти нулевой энергией. Эти фотоны остаются в пространстве после испарения черной дыры – процесса, который получил название «излучение Хокинга».

Излучение Хокинга – главный аргумент исследователей относительно распада (испарения) небольших черных дыр. Считается, что в процессе распада черная дыра излучает в пространство элементарные частицы, преимущественно фотоны.

Стивен Хокинг выступает с докладом на собрании ведущих физиков мира в Королевском технологическом институте, 2015 год.

Согласно работе 2015 года, вся информация поглощенная черной дырой будет храниться на границе этой области, называемой горизонтом событий. Фотоны будут выступать переносчиками информации, на них будут записаны данные о свойствах частиц, «съеденных» черной дырой. «Если вы попали в черную дыру, не волнуйтесь – из нее есть выход» – сказал Хокинг в зале Стокгольмского университета. «Вот корабль погружается в черную дыру и перемещается в другую Вселенную».

Так как все в нашем мире закодировано квантово-механической информацией. Согласно законам квантовой механики, эта информация полностью никогда не исчезнет, что бы с ней не случилось. Даже если ее засосет в черную дыру. Правда, в теории Хокинга есть один немаловажный нюанс – путешествие сквозь черную дыру можно только в одну сторону – альтернативную вселенную. Сегодня, однако, многие исследователи считают, что черные дыры – теоретически – могут быть не только порталами в другие миры, но и тоннелями, с помощью которых можно путешествовать по Вселенной.

Можно ли путешествовать сквозь черные дыры?

В работе, опубликованной в ноябре 2020 года в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, астрофизики предполагают, что сверхмассивные черные дыры на самом деле могут быть «проходными» червоточинами. Напомню, под червоточинами ученые понимают гипотетическую особенность пространства-времени, представляющую собой в каждый момент времени «тоннель» в пространстве. Исследователи отмечают, что масштабы нашей Вселенной колоссальны, а с помощью червоточин космические путешественники вполне могли бы проложить путь к самым дальним уголкам Вселенной.

И вот тут начинается самое интересное – червоточины предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна (как когда-то черные дыры), но вот их существование на сегодняшний день не доказано. Команда астрофизиков во главе с Михаилом Пиотровичем, астрофизиком из Центральной астрономической обсерватории в Пулково в Санкт-Петербурге, предложила новый способ поиска гипотетических тоннелей в ткани пространства-времени.

Интересно, что астроном Карл Саган считал, что кротовые норы – единственный возможный способ путешествий по Вселенной.

Как пишут авторы научной работы, червоточины в центре чрезвычайно ярких галактик могут «излучать характерный спектр», который можно обнаружить с помощью наблюдений и мощных телескопов. Захват этой сигнатуры не только обеспечит доказательства существования червоточин, но и откроет совершенно новые возможности для потенциальных космических полетов – и даже путешествий во времени.

«Очень интересным и необычным следствием существования червоточин такого типа является факт того, что эти червоточины – естественные машины времени», — слова Михаила Пиотровича приводит портал Vice.

«Кротовые норы, которые мы рассматриваем в настоящем исследовании, являются проходимыми червоточинами, поэтому теоретически космический корабль может путешествовать сквозь них. Но, конечно, следует понимать, что мы очень мало знаем о внутреннем строении червоточин и, более того, мы не знаем наверняка, существуют ли они вообще».

Некоторые галактики содержат светящиеся ядра, называемые активными ядрами галактик (AGN), которые выбрасывают в окружающее пространство массивные двойные струи, состоящие из заряженной материи, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света. Ученые полагают, что AGN подпитываются приливными взаимодействиями между сверхмассивными черными дырами и аккреционными дисками, которые формируются из газа, пыли и звезд, падающих в них.

Червоточины могут связывать далекие участки Вселенной, подобно тоннелю.

Пиотрович и его коллеги предполагают, что AGN – это «устья червоточин», а не сверхмассивные черные дыры. Если это действительно так, то эти галактические ядра могут быть связаны друг с другом через пространство и время, что может привести к падению материи через оба устья связанной пары AGN. На самом деле идея о том, что AGN могут оказаться червоточинами, возникла еще в 2005 году, но новое исследование – первое в своем роде, предлагающее новый способ возможного обнаружения легендарных тоннелей.

Так или иначе, ближайший подобный объект находится в миллионах световых лет от Млечного Пути, так что мы при всем желании не сможем проверить слова ученых на практике. Тем не менее, обнаружение доказательств существования червоточин – даже издалека – стало бы настоящим прорывом в нашем понимании Вселенной. Более того, обнаружение червоточин также поможет ученым больше узнать о черных дырах.