Столкновение червоточин: симуляция дала странные результаты

Российские физики с помощью компьютерных симуляций изучили, что произойдёт при столкновении двух червоточин особого типа. По их данным, такие события могли бы порождать короткие резкие всплески гравитационных волн, которые заметно отличаются от сигналов при слиянии чёрных дыр.

Гравитационные волны и червоточины

Гравитационные волны уже стали привычным инструментом астрономов: учёные зафиксировали сотни таких сигналов, и большинство из них связано со столкновениями чёрных дыр. Но открытий впереди ещё много. Возникают ли похожие волны при столкновении червоточин и как узнать такой сигнал, если его удастся поймать?

Над этим вопросом работали физик Никита Широков из Московского физико-технического института и специалист по машинному обучению Илья Начевский из Высшей школы экономики. Они описали сценарии взаимодействия пар червоточин типа Эллиса — Бронникова. По их оценке, большинство сценариев оказалось как минимум странными.

Червоточины звучат как научная фантастика, но следуют из общей теории относительности Эйнштейна. Это своего рода тоннель-короткий путь между двумя, возможно очень далёкими, точками пространства. Существуют ли они в нашей Вселенной на самом деле, до сих пор неизвестно, однако теоретикам это не мешает с ними экспериментировать.

Тоннель, который не закрывается

Самая известная модель — мост Эйнштейна — Розена. По совпадению, это червоточина, сквозь которую никуда нельзя попасть. Есть и другие модели, например червоточины Эллиса — Бронникова. Их тоннель должен оставаться проходимым благодаря фантомному скалярному полю. Это поле целиком гипотетическое: у него отрицательная энергия, и именно она не даёт червоточине схлопнуться.

Стабильными такие червоточины не назовёшь: даже небольшое возмущение может выбить их из равновесия. Они способны коллапсировать в чёрную дыру или запустить инфляцию и бесконтрольно расширяться.

Что показали симуляции

Исследователи смоделировали встречу двух таких червоточин, и результаты оказались на редкость пёстрыми. Червоточины могли притягиваться или отталкиваться. Одни сближались настолько, что начинали взаимодействовать, а затем снова расходились. У других вокруг входов образовывался общий кажущийся горизонт, похожий на горизонт событий чёрной дыры. Ещё страннее то, что из-за экзотических свойств фантомного поля этот горизонт начинал уменьшаться.

Главное наблюдение: гравитационные волны от таких столкновений заметно отличаются от сигналов, которые возникают, когда две чёрные дыры сближаются по спирали. Это короткие резкие вспышки, своего рода гравитационный лай. У гравитационных астрономов появилась новая подсказка, что искать в океане гравитационных волн.

Источник: osel.cz