Găurile negre și găurile de vierme au devenit mult timp un atribut familiar al multor filme de ficțiune științifică și seriale TV, în care călătorii spațiali le folosesc pentru a călători instantaneu prin Univers. Care sunt găurile negre și găurile de vierme, cât de plauzibilă este călătoria în timp și spațiu? Ce adevăr incredibil se arată în filmele de ficțiune? Acest lucru i-a spus fizicienii ruși de la universitățile „Proiectului 5-100”.
Ce este o gaură neagră?
Fizicienii numesc o gaură neagră o regiune a spațiului-timp cu o gravitate atât de puternică încât indiferent de energie, energie sau informații (inclusiv lumina) pot părăsi această regiune odată ce intră în ea. O gaură neagră este delimitată în spațiu de un orizont de eveniment: limita unei găuri negre, dincolo de care nu poate scăpa niciun obiect sau radiație. Astfel, observatorii din afara găurii negre nu pot primi informații despre ceea ce se întâmplă în interiorul său.
Conform relativității generale, geometria găurilor negre este descrisă de ecuațiile lui Einstein, care leagă metrica spațiului-timp curb cu proprietățile materiei care o umplu, iar gravitația este o manifestare a curburii spațiului-timp, a spus un profesor de la Institutul Educațional și Științific al Gravității și Cosmologiei de la Universitatea de Prietenie a Poporului din Rusia (RUDN University) Kirill Bronnikov.
„Oamenii de știință au descris teoretic multe varietăți de găuri negre. Acestea diferă prin prezența sau absența de rotație, încărcare electrică și alți parametri posibili. Se crede că găurile negre pot apărea din prăbușirea unor stele destul de masive în stadiul final al evoluției lor sau din fluctuațiile materiei superdense din Universul timpuriu”, a spus el.
Potrivit acestuia, este imposibil să vezi o gaură neagră, deoarece un observator extern nu poate primi nicio informație direct de la orizontul evenimentului. Prin urmare, o gaură neagră se poate manifesta doar indirect - prin curbura razelor de lumină care trec în apropiere, prin radiația electromagnetică din materia înconjurătoare care intră în ea etc.
Oamenii de știință încă nu înțeleg care sunt regiunile interioare ale găurilor negre, ascunse sub orizontul evenimentului. Conform majorității modelelor de găuri negre din relativitatea generală, acestea trebuie să aibă „singularități” - puncte, linii sau suprafețe cu valori infinit de mari ale curburii spațiului-timp, precum și a densității și presiunii materiei. Cu toate acestea, mulți cercetători cred că în realitate acest lucru nu poate fi.
Video promotional:
„Aici ne confruntăm cu limita de aplicabilitate a ideilor noastre clasice despre spațiu-timp și intrăm în zona necunoscută a teoriei cuantice a gravitației încă construită”, a remarcat Kirill Bronnikov.
El a vorbit despre posibilitatea existenței unui alt tip de gaură neagră - așa-numitul „univers negru”. Din exterior, poate arăta ca orice altă gaură neagră. Cu toate acestea, un observator care a pătruns în el, traversând orizontul evenimentului, nu intră într-o singularitate, ci într-un nou univers în expansiune.
În căutarea găurilor negre
La începutul anului 2019, programul de observare a interferometrului spațiu radioastron a fost finalizat, cu o rezoluție de câteva mii de ori mai mare decât cea a celebrului telescop spațial Hubble. „Radioastron” este câteva zeci dintre cele mai puternice telescoape radio bazate la sol și un observator spațial, conectat cu ajutorul unor algoritmi speciali într-o „placă” virtuală cu un diametru mult mai mare decât planeta noastră.
Radioastron le-a permis astronomilor ruși să găsească indicații observaționale clare ale existenței în centrul galaxiei OJ287, în constelația Cancerului, a unei perechi de găuri negre supermasive care se rotesc la o distanță scurtă unul de altul, a declarat șeful laboratorului pentru cercetarea fundamentală și aplicată a obiectelor relativiste din Universul Institutului de Fizică și Tehnologie din Moscova (MIPT)) Yuri Kovalev.
„Observațiile noastre se potrivesc bine cu previziunile modelului de găuri negre binare OJ287. În viitor, folosind interferometrul spațiu-sol Millimetron, intenționăm să studiem la lungimi de undă mai scurte umbrele și vecinătatea găurilor negre din galaxiile noastre și ale celorlalte. De asemenea, va ajuta la testarea înțelegerii teoretice a existenței altor obiecte - „găuri de vierme”, a spus el.
Tunelele la alte dimensiuni
„Wormholes” (echivalentul englez al numelui - wormholes, sau găuri de vierme) - obiectele cele mai intrigante din univers, existența cărora oamenii argumentează oamenii de știință. Acestea sunt configurații ale spațiului-timp sub forma unui fel de tuneluri între regiunile îndepărtate ale Universului nostru sau chiar între diferite universuri.
„Găurile de vierme sunt asemănătoare cu găurile negre, deoarece sunt obiecte localizate cu o gravitate suficient de puternică și curbură a spațiului. Dar, spre deosebire de găurile negre, ele nu au o „capcană” - un orizont de eveniment, de aceea, teoretic, permit nu numai „intrarea”, ci și „ieșirea”. Adică puteți să le parcurgeți și să vă întoarceți”, a spus Serghei Rubin, profesor la Universitatea Națională de Cercetare Nucleară MEPhI (NRNU MEPhI).
În ciuda faptului că găurile de vierme nu contravin relativității generale și sunt prezise de unele teorii cosmologice, candidații reali pentru rolul unor astfel de obiecte nu sunt încă cunoscuți. În plus, găurile de vierme implică o geometrie spațio-temporală foarte atipică, care necesită menținerea materiei cu proprietăți exotice (de exemplu, cu densitate negativă de energie).
„Descoperirea găurilor de vierme în natură sau crearea lor în laborator ar însemna o adevărată revoluție în fizica spațiului-timp”, a subliniat omul de știință.
Sergei Rubin nu împărtășește încrederea astronomului Heino Falke că imaginile recente ale găurii negre din centrul galaxiei M87, obținute în proiectul Telescopului Orizonturilor Evenimentelor, pot confirma existența de tuneluri în structura spațiului-timp. Pentru concluzii finale, nu există suficientă precizie a măsurătorilor.
În același timp, ideile teoretice despre aceste obiecte îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă mai bine natura spațiului-timp și a gravitației.
Cum să intri într-o gaură de vierme?
Nu toate filmele de ficțiune despre tuneluri până la alte dimensiuni nu sunt departe de teoriile științifice moderne, afirmă Artem Yurov, profesor de la Universitatea Federală Baltică Immanuel Kant (IKBFU).
„În filmul Interstellar, informațiile despre găurile negre și spațiile suplimentare sunt în conformitate cu ideile științifice. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece consultantul științific al filmului a fost laureatul Nobel, un expert în fizica găurilor negre, Kip Thorne. El a fost cel care a inspirat o nouă viață în ideea existenței găurilor de vierme”, a spus el.
Potrivit Artem Yurov, deși găurile de vierme sunt permise de legile fizicii, ele nu pot apărea de la sine. Totuși, acestea ar putea fi construite de o civilizație extrem de dezvoltată din punct de vedere tehnic și științific.
„Acest lucru nu ar trebui să fie surprinzător, la urma urmei, o mașină Toyota nu poate să apară spontan, chiar dacă așteptați zeci de miliarde de ani - trebuie făcută”, a spus el.
Astăzi, fizicienii se gândesc la posibilitatea formării găurilor de vierme care nu se dezintegrează rapid, precum și a modului de a le face suficient de mari, astfel încât chiar moleculele să se potrivească și să nu se prăbușească acolo.
„Ipotetic este posibil să trimiți genomul uman printr-o gaură de vierme. Conform calculelor, există, de asemenea, pâlnii în dimensiuni suplimentare, dar acestea sunt totuși destul de mici, între 10 și minus 31 de grade de centimetri”, a spus Serghei Rubin.
Potrivit savantului, printr-o gaură de vierme, în viitor, este ipotetic posibil să trimiți umanitatea dintr-un univers muribund în altul, abia începând să trăiască. Pentru a face acest lucru, nu este necesar să trimiteți o persoană acolo fizic - puteți trimite informații acolo, pe baza cărora civilizația noastră va fi restaurată independent în noul Univers.
