Crne rupe i crvotočine odavno su postale poznati atribut mnogih znanstvenofantastičnih filmova i TV serija u kojima ih svemirski putnici koriste za trenutno putovanje kroz svemir. Što su crne rupe i crvotočine, koliko je vjerovatno putovanje kroz vrijeme i prostor? Koja je nevjerojatna istina prikazana u filmovima znanstvene fantastike? To su rekli ruski fizičari sa sveučilišta iz "Projekta 5-100".
Što je crna rupa?
Fizičari nazivaju crnu rupu područjem prostora-vremena s tako jakom gravitacijom da bez obzira na to što bilo koja energija, energija ili informacije (uključujući svjetlost) mogu napustiti ovo područje nakon što uđu u njega. Crna rupa je u prostoru ograničena horizontom događaja: granica crne rupe, iznad koje nijedan objekt ili zračenje ne mogu pobjeći. Dakle, promatrači izvan crne rupe ne mogu dobiti nikakve informacije o onome što se događa unutar nje.
Prema općoj teoriji relativnosti, geometriju crnih rupa opisuju Einsteinove jednadžbe, povezujući metriku zakrivljenog prostora-vremena sa svojstvima materije koja ga ispunjava, a gravitacija je manifestacija zakrivljenosti prostora-vremena, rekao je profesor na Obrazovno-znanstvenom institutu gravitacije i kozmologije na Sveučilištu prijateljstva naroda u Rusiji (Sveučilište RUDN) Kirill Bronnikov.
„Znanstvenici su teoretski opisali mnoge sorte crnih rupa. Razlikuju se u prisutnosti ili odsutnosti rotacije, električnog naboja i drugih mogućih parametara. Vjeruje se da crne rupe mogu nastati zbog kolapsa prilično masivnih zvijezda u završnoj fazi njihove evolucije ili od fluktuacija superzvučne materije u ranom Svemiru “, rekao je.
Prema njegovom mišljenju, nemoguće je vidjeti crnu rupu jer vanjski promatrač ne može primati nikakve podatke izravno iz horizonta događaja. Stoga se crna rupa može manifestirati samo neizravno - zakrivljenjem svjetlosnih zraka koje prolaze u blizini, elektromagnetskim zračenjem iz okolne materije koja pada u nju itd.
Znanstvenici još uvijek ne razumiju koja su unutarnja područja crnih rupa, skrivena ispod horizonta događaja. Prema većini modela crnih rupa u općoj relativnosti, one moraju imati "posebnosti" - točke, linije ili površine s beskonačno velikim vrijednostima zakrivljenosti prostora-vremena, kao i gustoćom i pritiskom materije. Međutim, mnogi istraživači vjeruju da u stvarnosti to ne može biti.
Promotivni video:
"Ovdje smo suočeni s granicom primjenjivosti naših klasičnih predodžbi o prostoru-vremenu i ući u nepoznato područje kvantne teorije gravitacije koje još nije izgrađeno", primijetio je Kirill Bronnikov.
Govorio je o mogućnosti postojanja druge vrste crne rupe - takozvanog "crnog svemira". Izvana može izgledati kao i svaka druga crna rupa. Međutim, promatrač koji je prodirao u nju, prelazeći horizont događaja, ne pada u singularnost, već u novi svemir koji se širi.
Tražite crne rupe
Početkom 2019. godine dovršen je program promatranja interferometra kopna i prostora Radioastron, rezolucije nekoliko tisuća puta veće od one čuvenog svemirskog teleskopa Hubble. "Radioastron" je nekoliko desetaka najmoćnijih zemaljskih teleskopa i svemirskog opservatorija, koji se pomoću posebnih algoritama povezuju u virtualno "tanjur" promjera mnogo većeg od našeg planeta.
Radioastron je ruskim astronomima omogućio pronalaženje jasnih opažajnih pokazatelja postojanja u središtu galaksije OJ287 u zviježđu Raka para supermasivne crne rupe koje se okreću na maloj udaljenosti jedna od druge, rekao je voditelj laboratorija za temeljna i primijenjena istraživanja relativističkih objekata u svemiru moskovskog Instituta za fiziku i tehnologiju (MIPT) Jurij Kovalev.
„Naša se zapažanja dobro uklapaju u predviđanja modela binarne crne rupe OJ287. U budućnosti, koristeći interferometar Millimetron prizemlje-prostor, planiramo na kraćim valnim duljinama proučavati sjene i blizinu crnih rupa u našoj i drugim galaksijama. Također će pomoći testirati teorijsko razumijevanje postojanja drugih objekata - "crvotočina" ", rekao je.
Tuneli u druge dimenzije
"Crvotočne rupe" (engleski ekvivalent naziva - crvotočine ili crvotočine) su najintrigantniji objekti u Svemiru, o postojanju kojih se znanstvenici raspravljaju. To su konfiguracije prostora-vremena u obliku svojevrsnih tunela između udaljenih područja našeg Svemira ili čak između različitih svemira.
„Crvotočine su srodne crnim rupama, jer su lokalizirani predmeti s dovoljno jakom gravitacijom i zakrivljenošću prostora. Ali, za razliku od crnih rupa, oni nemaju "zamku" - horizont događaja, stoga teoretski omogućuju ne samo "ulazak", već i "izlaz". To jest, možete proći kroz njih i vratiti se”, rekao je Sergej Rubin, profesor na Nacionalnom istraživačkom nuklearnom sveučilištu MEPhI (NRNU MEPhI).
Unatoč činjenici da crvotočine nisu u suprotnosti s općom relativnošću i predviđaju ih neke kozmološke teorije, stvarni kandidati za ulogu takvih objekata još uvijek nisu poznati. Uz to, crvotočne rupe podrazumijevaju vrlo atipičnu geometriju prostora i vremena, za što je potrebna materija s egzotičnim svojstvima (na primjer, s negativnom gustoćom energije).
"Otkrivanje crvotočina u prirodi ili njihovo stvaranje u laboratoriju značilo bi stvarnu revoluciju u fizici prostora i vremena", naglasio je znanstvenik.
Sergej Rubin ne dijeli povjerenje astronoma Heina Falkea da nedavne slike crne rupe u središtu galaksije M87, dobivene projektom teleskopa Event Horizons, mogu potvrditi postojanje tunela u strukturi prostora-vremena. Za konačne zaključke, nije dovoljna točnost mjerenja.
Istovremeno, teorijske ideje o tim predmetima pomažu znanstvenicima da bolje razumiju prirodu prostora-vremena i gravitacije.
Kako doći u crvotočinu?
Nisu svi znanstvenofantastični filmovi o tunelima do drugih dimenzija daleko od modernih znanstvenih teorija, kaže profesor Baltičkog federalnog sveučilišta Immanuel Kant (IKBFU) Artem Yurov.
"U filmu Interstellar informacije o crnim rupama i dodatnim prostorima u skladu su sa znanstvenim idejama. To nije iznenađujuće, budući da je znanstveni savjetnik filma bio Nobelov nagrađivač fizičar crnih rupa Kip Thorne. Upravo je on udahnuo novi život u ideju postojanja crvotočina ", rekao je.
Prema Artemu Yurovu, iako su crvotočine dopuštene zakonima fizike, ne mogu se pojaviti sami. Međutim, mogla bi ih graditi civilizacija koja je izuzetno razvijena u tehničkom i znanstvenom pogledu.
"To ne bi trebalo biti iznenađujuće, na kraju krajeva, Toyota se također ne može pojaviti spontano, čak i ako pričekate desetine milijardi godina - to se mora učiniti", rekao je.
Danas fizičari razmišljaju o mogućnosti formiranja crvotočina koje se ne raspadaju brzo, kao i kako ih učiniti dovoljno velikim da se čak i molekule mogu uklopiti i ne urušavati tamo.
Hipotetski je moguće poslati ljudski genom kroz crvotočnu rupu. Prema proračunima, postoje i lijevci u dodatnim dimenzijama, ali su još uvijek prilično mali, 10 do minus 31 stupanj centimetara “, rekao je Sergej Rubin.
Prema znanstveniku, kroz crvotočinu je u budućnosti hipotetski moguće čovječanstvo poslati iz umirućeg svemira u drugi, koji tek počinje živjeti. Da biste to učinili, nije potrebno tamo fizički slati osobu - tamo možete slati informacije na temelju kojih će se naša civilizacija neovisno obnoviti u novom Svemiru.