Τα βαρυτικά κύματα που ανιχνεύονται από τη συγχώνευση μαύρων οπών στο LIGO, ίσως να προέρχονται από τη σύγκρουση όχι μαύρων οπών αλλά σκουληκότρυπων. Όταν δύο σκουληκότρυπες συγκρούονται, θα μπορούσαν να παράγουν κυματισμούς στον χωροχρόνο που μεταφέρονται πολύ μακριά τους. Και τα μελλοντικά μέσα ανίχνευσης, όπως το ανανεωμένο LIGO, θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν αυτή την «ηχώ» της βαρύτητας, παρέχοντας αποδείξεις ότι αυτές οι υποθετικές σήραγγες του χωροχρόνου (σκουληκότρυπες) υπάρχουν στην πραγματικότητα, αναφέρει μια νέα δημοσίευση.
Μια ιδέα για το πως μοιάζει μια σκουληκότρυπα.
Το Παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων (LIGO) έχει ήδη εντοπίσει κυματισμούς του χωρο-χρόνου, τα βαρυτικά κύματα, που προέρχονται από τη συγχώνευση μαύρων οπών – ανακαλύψεις που οδήγησαν στο βραβείο Νόμπελ το 2017 .
Αλλά ενώ η ανίχνευση του LIGO ήταν μία από τις πολλές παρατηρήσεις που υποστηρίζουν την ύπαρξη μαύρων τρυπών, αυτά τα εξωτικά αντικείμενα εξακολουθούν να δημιουργούν θεωρητικά προβλήματα. Για παράδειγμα, φαίνεται να είναι ασυμβίβαστα με τους νόμους της κβαντικής μηχανικής. Ένας τρόπος για να επιλυθούν αυτά τα προβλήματα είναι εάν οι μαύρες τρύπες ήταν στην πραγματικότητα σκουληκότρυπες.
Σημείο χωρίς επιστροφή
Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά των μαύρων οπών είναι ο ορίζοντας γεγονότων, μια περιοχή του χωροχρόνου πέρα από την οποία τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει, ούτε καν το φως. Εάν πετάξετε κάτι σε μια μαύρη τρύπα, χάνεται για πάντα – σε κάποιο βαθμό βέβαια. Γιατό ο Stephen Hawking ανακάλυψε ότι, χάρη σε ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως κβαντική σήραγγα, οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν στην πραγματικότητα να παράγουν μια μικροσκοπική ακτινοβολία, η οποία θα έμελλε να είναι γνωστή ως ακτινοβολία Hawking. Για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, οι μαύρες τρύπες θα μπορούν ακόμη και να εξατμιστούν λόγω αυτής της ακτινοβολίας.
“Αλλά αυτό που προκύπτει είναι τυχαίο”, δήλωσε ο Amber Stuver, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Villanova της Πενσυλβανίας, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα. Η ακτινοβολία δεν περιέχει καμία ένδειξη για το τι πήγε μέσα στη μαύρη τρύπα.
“Στην κβαντικομηχανική, εάν γνωρίζετε τα πάντα για ένα συγκεκριμένο σύστημα, τότε θα πρέπει να μπορείτε να περιγράψετε το παρελθόν και το μέλλον του”, ανέφερε. Αλλά επειδή κάθε πληροφορία που πηγαίνει σε μια μαύρη τρύπα έχει φύγει για τα καλά, ένας ορίζοντας γεγονότων δεν δουλεύει στην κβαντική μηχανική.
Για να επιλυθεί αυτό το αποκαλούμενο παράδοξο της πληροφορίας για την μαύρη τρύπα , ορισμένοι φυσικοί πρότειναν ότι δεν υπάρχουν ορίζοντες γεγονότων. Αντί για αβύσσους από τις οποίες τίποτα δεν μπορεί να επιστρέψει, οι μαύρες τρύπες μπορούν στην πραγματικότητα να είναι μια σειρά υποθετικών αντικειμένων σαν τη μαύρη τρύπα, που δεν έχουν ορίζοντες γεγονότων, όπως είναι τα μποζονικά αστέρια (ένα υποθετικό συμπαγές αστέρι που δεν αποτελείται από ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια ή μιόνια και εξισορροπείται από τη βαρυτική κατάρρευση με την πίεση εκφυλισμού ή άλλες κβαντικές ιδιότητες πχ ένα άστρο αποκλειστικά από κουάρκ), τα gravastars (Gravitational Vacuum Star) υποθετικά αντικείμενα ως μία εναλλακτική λύση στη θεωρία της μαύρης τρύπας και είναι μια προσπάθεια να «εκσυγχρονιστεί» η θεωρία με την ενσωμάτωση της κβαντικής μηχανικής, τα υποθετικά fuzzballs της θεωρίας υπερχορδών (που είναι μια κβαντική περιγραφή των μαύρων οπών, λύνοντας έτσι δύο δυσβάσταχτα προβλήματα που δημιουργούν οι κλασσικές μαύρες τρύπες για τη σύγχρονη φυσική) και τέλος οι σκουληκότρυπες που είχαν υποθέσει την ύπαρξη τους οι Albert Einstein και Nathan Rosen πριν από δεκαετίες.
Βαρυτικά κύματα σαν της μαύρης οπής
Σε μια μελέτη του 2016 στο περιοδικό Physical Review Letters, φυσικοί υποθέτουν ότι εάν συγκρούονται δύο σκουληκότρυπες, θα παράγουν βαρυτικά κύματα πολύ παρόμοια με αυτά που παράγονται από τη συγχώνευση μαύρων τρυπών. Η μόνη διαφορά στο σήμα θα ήταν στην τελευταία φάση της συγχώνευσης, όταν η νεοσυσταθείσα μαύρη τρύπα ή σκουληκότρυπα χαλαρώνει στην τελική της κατάσταση (ringdown).
Επειδή οι σκουληκότρυπες δεν έχουν ορίζοντες γεγονότων, τα κύματα βαρύτητας που κτυπούν αυτά τα αντικείμενα θα μπορούσαν να αναπηδήσουν πίσω, δημιουργώντας μια ηχώ κατά τη διάρκεια αυτής της χαλάρωσης (ringdown).
“Το εσωτερικό του αντικειμένου αυτού είναι ένα είδος κοιλότητας όπου αντανακλώνται τα κύματα της βαρύτητας”, ανέφεραν οι ερευνητές της νέας μελέτης. “Η παραγωγή της βαρυτικής ηχούς δεν διαφέρει πολύ από την συνήθη ηχώ που ακούμε σε μια κοιλάδα”.
Σε μια δημοσίευση στο περιοδικό Physical Review D, ομάδα φυσικών από το Βέλγιο και την Ισπανία ανέλυσε τις σκουληκότρυπες που περιστρέφονται, οι οποίες είναι πιο ρεαλιστικές από τις μη περιστρεφόμενες που μελετήθηκαν το 2016. Υπολόγισαν πώς θα φαινόταν το προκύπτον σήμα του βαρυτικού κύματος αν συγχωνευτούν οι σκουληκότρυπες.
Επειδή όμως η ισχύς του σήματος πέφτει κατά τη διάρκεια αυτής της χαλάρωσης, αυτό το τμήμα του σήματος θα ήταν πολύ αδύναμο για να ανιχνευτεί με την τρέχουσα διαμόρφωση του LIGO. Αλλά αυτό θα μπορούσε να αλλάξει στο μέλλον, καθώς οι ερευνητές συνεχίζουν να αναβαθμίζουν και να τελειοποιούν το LIGO, ανέφεραν οι ερευνητές.
Ακόμα, οι σκουληκότρυπες συχνά χρησιμοποιούνται σε ταινίες και βιβλία ως διαγαλαξιακούς δρόμους. Ωστόσο, για να μπορούν να είναι προσβάσιμες οι σκουληκότρυπες, ίσως θα χρειαστείτε κάποια άγνωστη εξωτική ύλη για να τις κρατήσετε ανοιχτές. Τον Δεκέμβριο του 2017, οι φυσικοί ασχολήθηκαν με σκουληκότρυπες που δεν χρειάζονται εξωτική ύλη, αλλά, όπως όλες οι σκουληκότρυπες, έχουν πολύ περίεργη θεωρία. “Από την άλλη πλευρά, οι επιπτώσεις από την ανίχνευση της ηχούς θα είχαν θεαματική σημασία στη φυσική”, λένε οι ερευνητές. “Έτσι, δεδομένου ότι ένα πραγματικό πειραματικό τεστ θα είναι διαθέσιμο σύντομα, αξίζει να τα εξερευνήσετε.”
“Τώρα είναι η στιγμή να λάβουμε σοβαρά υπόψη ότι υπάρχουν και άλλα αντικείμενα που μπορούν να είναι τόσο μαζικά και συμπαγή όσο και οι μαύρες τρύπες”, δήλωσε ο Vitor Cardoso, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Λισαβόνας στην Πορτογαλία, ο οποίος συμμετείχε και στην προηγούμενη μελέτη για τις σκουληκότρυπες. “Εναι ένα από τα πιο συναρπαστικά πράγματα που μπορούμε να κάνουμε με τα κύματα βαρύτητας”
