Зіткнення червоточин: симуляція показала дивні гравітаційні хвилі

Російські фізики за допомогою комп'ютерних симуляцій дослідили, що станеться під час зіткнення двох червоточин особливого типу. За їхніми даними, такі події могли б породжувати короткі різкі сплески гравітаційних хвиль, які помітно відрізняються від сигналів злиття чорних дір.

Гравітаційні хвилі та червоточини

Гравітаційні хвилі вже стали звичним інструментом астрономів: науковці зафіксували сотні таких сигналів, і більшість із них пов'язана зі зіткненнями чорних дір. Але відкриттів попереду ще багато. Чи виникають подібні хвилі під час зіткнення червоточин і як упізнати такий сигнал, якщо його вдасться зловити?

Над цим питанням працювали фізик Микита Широков із Московського фізико-технічного інституту та фахівець із машинного навчання Ілля Начевський із Вищої школи економіки. Вони описали сценарії взаємодії пар червоточин типу Еліса — Бронникова. За їхньою оцінкою, більшість сценаріїв виявилася щонайменше дивними.

Червоточини звучать як наукова фантастика, але випливають із загальної теорії відносності Ейнштейна. Це своєрідний тунель, короткий шлях між двома, можливо дуже віддаленими, точками простору. Чи існують вони в нашому Всесвіті насправді, досі невідомо, проте теоретикам це не заважає з ними експериментувати.

Тунель, який не закривається

Найвідоміша модель — міст Ейнштейна — Розена. За збігом обставин, це червоточина, крізь яку нікуди не можна потрапити. Є й інші моделі, наприклад червоточини Еліса — Бронникова. Їхній тунель має залишатися прохідним завдяки фантомному скалярному полю. Це поле повністю гіпотетичне: воно має від'ємну енергію, і саме вона не дає червоточині схлопнутися.

Стабільними такі червоточини не назвеш: навіть невелике збурення може вибити їх із рівноваги. Вони здатні колапсувати в чорну діру або запустити інфляцію й безконтрольно розширюватися.

Що показали симуляції

Дослідники змоделювали зустріч двох таких червоточин, і результати виявилися напрочуд різноманітними. Червоточини могли притягуватися або відштовхуватися. Одні зближувалися настільки, що починали взаємодіяти, а потім знову розходилися. В інших навколо входів утворювався спільний позірний горизонт, схожий на горизонт подій чорної діри. Ще дивніше те, що через екзотичні властивості фантомного поля цей горизонт починав зменшуватися.

Головне спостереження: гравітаційні хвилі від таких зіткнень помітно відрізняються від сигналів, що виникають, коли дві чорні діри зближуються по спіралі. Це короткі різкі спалахи, своєрідний гравітаційний гавкіт. У гравітаційних астрономів з'явилася нова підказка, що шукати в океані гравітаційних хвиль.

Around Prague за матеріалами osel.cz