Конопля заставит гравитационные волны рассказать о «кротовых норах»

Физик Роман Конопля из РУДН предложил способ расчета формы и параметров «кротовых нор», предположительно соединяющих между собой отдаленные области пространства. Его метод основан на наблюдаемых параметрах их «порталов» — характеристиках гравитационных волн, исходящих от черных дыр на входах в «кротовые норы». Соответствующая статья опубликована в Physics Letters B.

В настоящее время так называемые кротовые норы — своего рода туннели, идущие от черной дыры к удаленной от нее области Вселенной, — остаются гипотетическими объектами. Сам факт их существования, и тем более параметры, неясны, и до сих пор было не вполне очевидно, как их вообще можно выяснить. Даже параметры входов в «норы» — самих черных дыр — до сих пор вычисляют по косвенным признакам. Теоретики уже пытались как-то рассчитать взаимодействие черных дыр с «кротовыми норами». Для этого они брали модель обоих объектов, а затем вычисляли отдельные параметры — например, длину гравиволн, которые «кротовая нора» может излучать в ходе своего взаимодействия с массивными объектами.

Автор новой работы применил обратный подход. Он попытался понять, какие диапазоны длин волн могут исходить из окрестностей черных дыр, а потом сопоставлял их с параметрами моделей черных дыр и прилегающих к ним «нор». Для этого он взял математическую модель сферической симметричной «кротовой норы» Морриса — Торна. Она описывает «нору», соединяющую две черные дыры, расположенные в разных регионах Вселенной, и при этом позволяет «перемещать» физические объекты по тоннелю от одной черной дыры к другой (ряд других моделей этого не позволяют). Затем физик применил модель для получения описания параметров входа и выхода из «кротовой норы». После этого он попытался рассчитать, гравитационные волны какой длины в принципе могут порождать смоделированные им «кротовые норы».

На втором этапе исследования Конопля разработал систему уравнений, посредством которой можно вычислить особенности геометрической формы «кротовых нор» в зависимости от отклонений длины рассчитанных с помощью модели гравиволн от их эмпирических значений (последние предполагается получить в будущих наблюдениях). Таким образом, новый подход, по сути, впервые позволяет выяснить форму «кротовой норы» — объекта, который практически невозможно изучать традиционными для негравитационной астрономии методами.

Следует отметить, что длина гравиволн, которые могут исходить из районов черных дыр, соединенных тоннелем с другими черными дырами, в теории должна заметно отличаться от тех особо длинных гравитационных волн, что уже удалось зарегистрировать на детекторе LIGO (в 2016 году его разработчикам была присуждена Нобелевская премия по физике).

Гравиволны, засеченные LIGO, возникали при слиянии пары черных дыр или нейтронных звезд — сверхмассивных объектов. Вероятно, для регистрации гравитационных волн, несущих информацию о «кротовых норах», нужны принципиально иные детекторы. Тем не менее это не умаляет результатов новой теоретической работы: перед нами, по сути, первый предложенный за всю историю науки способ изучения столь экзотических объектов, как «кротовые норы», средствами наблюдательной астрономии.