Sorte huller og ormehuller er længe blevet en velkendt egenskab ved mange science fiction-film og tv-serier, hvor rum rejsende bruger dem til øjeblikkeligt at rejse over hele universet. Hvad er sorte huller og ormehuller, hvor plausibel er rejse gennem tid og rum? Hvilken utrolig sandhed vises i science fiction-film? Dette blev fortalt af russiske fysikere fra universiteterne i "Projekt 5-100".
Hvad er et sort hul?
Fysikere kalder et sort hul et område i rumtid med en så stærk tyngdekraft, at uanset hvad, energi eller information (inklusive lys) kan forlade dette område, når det først kommer ind i det. Et sort hul er afgrænset i rummet af en begivenhedshorisont: grænsen til et sort hul, over hvilket ingen genstand eller stråling kan undslippe. Således kan observatører uden for det sorte hul ikke få nogen oplysninger om, hvad der foregår inde i det.
I henhold til den generelle relativitet er geometrien af sorte huller beskrevet af Einsteins ligninger, der forbinder metrikken for buet rumtid med egenskaberne ved det stof, der fylder det, og tyngdekraften er en manifestation af rumtidens krumning, sagde en professor ved Uddannelses- og Videnskabeligt Institut for Gravity and Cosmology ved Peoples 'Friendship University of Russia (RUDN University) Kirill Bronnikov.
”Forskere har teoretisk beskrevet mange forskellige sorte huller. De adskiller sig i nærvær eller fravær af rotation, elektrisk ladning og andre mulige parametre. Det antages, at sorte huller kan opstå fra sammenbruddet af tilstrækkelig massive stjerner på det sidste stadie af deres udvikling eller fra udsving i super tæt materiale i det tidlige univers,”sagde han.
Ifølge ham er det umuligt at se et sort hul, da en ekstern observatør ikke kan modtage nogen oplysninger direkte fra begivenhedshorisonten. Derfor kan et sort hul kun manifestere sig indirekte - ved bøjning af lysstråler, der passerer i nærheden, ved elektromagnetisk stråling fra det omgivende stof, der falder ned i det osv.
Forskere forstår stadig ikke, hvad de indre områder af sorte huller, skjult under begivenhedshorisonten, er. I henhold til de fleste modeller af sorte huller i den generelle relativitet skal de have "singulariteter" - punkter, linjer eller overflader med uendeligt store værdier i rumtidens krumning såvel som materiens densitet og tryk. Imidlertid mener mange forskere, at det i virkeligheden ikke kan være det.
Salgsfremmende video:
”Her står vi over for anvendelsesgrænsen for vores klassiske ideer om rumtid og går ind i det ukendte område af kvanteteorien om tyngdekraften, der endnu ikke er konstrueret,” bemærkede Kirill Bronnikov.
Han talte om muligheden for, at der findes en anden type sort hul - det såkaldte "sorte univers". Udefra kan det ligne ethvert andet sort hul. Imidlertid falder en observatør, der har trængt ind i den og krydset begivenhedshorisonten, ikke i en entydighed, men i et nyt ekspanderende univers.
På udkig efter sorte huller
I begyndelsen af 2019 blev observationsprogrammet for jord-rum-interferometeret Radioastron afsluttet med en opløsning, der var flere tusinde gange højere end det berømte Hubble-rumteleskop. "Radioastron" er et par dusin af de mest kraftfulde jordbaserede radioteleskoper og et rumobservatorium, forbundet ved hjælp af specielle algoritmer til en virtuel "skål" med en diameter, der er meget større end vores planet.
Radioastron gjorde det muligt for russiske astronomer at finde klare observationsindikationer om eksistensen i midten af galaksen OJ287 i stjernebilledet Kræft af et par supermassive sorte huller, der roterer i kort afstand fra hinanden, sagde lederen af laboratoriet for grundlæggende og anvendt forskning af relativistiske objekter i Universitetet i Moskva Institut for Fysik og Teknologi (MIPT) Yuri Kovalev.
”Vores observationer passer godt til forudsigelserne af OJ287 binært sort hulmodel. I fremtiden, ved hjælp af Millimetron-jord-rum-interferometer, planlægger vi at undersøge med kortere bølgelængder skyggerne og nærheden af sorte huller i vores og andre galakser. Det vil også hjælpe med at teste den teoretiske forståelse af eksistensen af andre objekter - "ormehuller", sagde han.
Tunneler til andre dimensioner
"Wormholes" (det engelske ækvivalent med navnet - wormholes eller wormholes) er de mest spændende objekter i universet, som forskerne argumenterer for. Dette er rum-tidskonfigurationer i form af en slags tunneler mellem fjerne regioner i vores univers eller endda mellem forskellige universer.
”Ormehuller ligner sorte huller, da de er lokaliserede genstande med tilstrækkelig stærk tyngdekraft og rumkrumning. Men i modsætning til sorte huller, har de ikke en "fælde" - en begivenhedshorisont, derfor tillader de teoretisk ikke kun "indrejse", men også "udgang". Det vil sige, du kan gå igennem dem og komme tilbage,”sagde Sergei Rubin, professor ved National Research Nuclear University MEPhI (NRNU MEPhI).
På trods af det faktum, at ormehul ikke er i modstrid med den generelle relativitet og er forudsagt af nogle kosmologiske teorier, er de virkelige kandidater til rollen som sådanne genstande stadig ukendt. Derudover indebærer ormehul en meget atypisk rumtidsgeometri, som kræver, at materie med eksotiske egenskaber (for eksempel med negativ energitæthed) opretholdes.
”Opdagelsen af ormehuller i naturen eller skabelsen heraf i laboratoriet ville betyde en reel revolution i rumtidens fysik,” understregede videnskabsmanden.
Sergei Rubin deler ikke astronomen Heino Falkes tillid til, at nylige billeder af det sorte hul i midten af M87-galaksen, der er opnået i Event Horizons Telescope-projektet, kan bekræfte eksistensen af tunneler i strukturen af rum-tid. For endelige konklusioner er der ikke nok målenøjagtighed.
Samtidig hjælper teoretiske ideer om disse objekter videnskabsmænd til bedre at forstå arten af rum-tid og tyngdekraft.
Hvordan kommer man ind i et ormhul?
Ikke alle science fiction-film om tunneler til andre dimensioner er langt fra moderne videnskabelige teorier, siger professor ved Immanuel Kant Baltic Baltic University (IKBFU) Artem Yurov.
”I filmen Interstellar er informationen om sorte huller og yderligere rum i overensstemmelse med videnskabelige ideer. Dette er ikke overraskende, da filmens videnskabelige rådgiver var Nobelprisvindende sorte hulfysiker Kip Thorne. Det var han, der åndede nyt liv i ideen om eksistensen af ormehuller,”sagde han.
Ifølge Artem Yurov, selvom ormehul er tilladt efter fysiklovene, kan de ikke opstå på egen hånd. De kunne imidlertid bygges af en civilisation, der er ekstremt udviklet i tekniske og videnskabelige termer.
”Dette burde ikke være overraskende, trods alt kan en Toyota-bil heller ikke vises spontant, selvom du venter titusindvis af milliarder af år - det skal være lavet,” sagde han.
I dag tænker fysikere på muligheden for at danne ormehuller, der ikke går i opløsning hurtigt, samt hvordan man gør dem store nok, så mindst molekyler kan passe og ikke kollapse der.
”Det er hypotetisk muligt at sende det menneskelige genom gennem et ormehul. I henhold til beregninger er der også tragte i yderligere dimensioner, men de er stadig ret små, 10 til minus 31 grader centimeter,”sagde Sergei Rubin.
Ifølge videnskabsmanden er det gennem et ormehul hypotetisk muligt i fremtiden at sende menneskeheden fra et døende univers til et andet, lige ved at begynde at leve. For at gøre dette er det ikke nødvendigt at sende en person dit fysisk - du kan sende oplysninger der, på grundlag af hvilken vores civilisation vil komme sig uafhængigt i det nye univers.