Български изследователски екип от Софийския университет обяви метод, който според тях може да бъде използван за откриване на червееви дупки, теоретични структури, които ако се докаже, че съществуват, може да са в състояние да свързват много отдалечени точки в пространство-времето.

Червеевите дупки отдавна пленяват въображението на физиците. Част от това очарование е свързано с факта, че червеевите дупки, подобно на концепцията за пътуване във времето, са в съответствие с Общата теория на относителността на Айнщайн. Въпреки тяхната теоретична правдоподобност, учените все още не са намерили свързващото звено за тези концепции в практическата реалност.

Откриването на червееви дупки е проблем, главно защото тези умопомрачителни структури биха били почти неразличими от черните дупки, области от космоса, които са резултат от смърта на звезда, изчерпала горивото си и колапсирала в себе си, откриваеми от учените главно чрез интензивната гравитация те упражняват върху близки обекти в пространството.

Като се прибави към приликата им с черните дупки факта, че все още не сме "видяли наистина" черна дупка (а само влиянието й), и процесът на надеждното откриване на червееви дупки става още по-трудно.

Това обаче може скоро да се промени въз основа на откритията на българския екип, който казва, че е разработил нов нов метод, който може да помогне на учените да разграничат черните дупки от техните хипотетични братовчеди.

В нова статия, публикувана в Physical Review D, екипът, състоящ се от Валентин Делийски, Галин Гюлчев, Петя Недкова и Стойчо Язаджиев, изследва линейната поляризация, произведена от акреционните дискове, въртящите се струпвания на материя, видими около черни дупки и други астрономически обекти които се състоят предимно от газове, плазма или звезден прах.

Според документа на екипа, те са търсили специфични сигнатури в поляризационните свойства на тези образувания, които се надяват да им помогнат да определят разликата между черните дупки и всички предполагаеми кандидати за червееви дупки.

Според доклада на екипа, тяхното проучване разчита на анализ на изображения на предполагаеми региони от космоса, където може да се крият червееви дупки, включващи различни ъгли на наклон, в сравнение с индиректни изображения с помощта на силни гравитационни лещи, и накрая, изображения, показващи поляризирано лъчение, което „достига асимптотично наблюдател през гърлото на червеевата дупка".

След това тези изображения са били сравнени с един от най-простите видове черни дупки, известен като черна дупка на Шварцшилд. За първи път описани от Карл Шварцшилд през 1915 г. малко след като Айнщайн оповестява своята Обща теория на относителността, тези черни дупки се смята, че притежават маса, но нямат електрически заряд или въртене. Въз основа на тези сравнения екипът успява да произведе нов, опростен модел на гърлото на хипотетична червеева дупка, което им позволява да формират прогнози за това как може материята, която го заобикаля, да се държи различно от материята, засмукана в черна дупка.

Според моделите на изследователите, светлината, излъчвана от всякакви частици, обкръжаващи червеева дупка, ще се поляризира от силните магнитни полета, които произвеждат. Удобно е, че точно тези видове поляризирани емисии вече са открити през последните години, което доведе до първите изображения на M87, заснети през 2019 г. Подобни засичания също доведоха до изображенията на Стрелец A* - свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика, заснети по-рано през 2022 г.

Въз основа на моделите на екипа, M87 може сама по себе си да бъде червеева дупка, оставяйки отворена възможността червееви дупки да бъдат скрити в много други черни дупки. Въпросът е как точно да ги открием?

Един от начините включва косвено наблюдение на предполагаеми червееви дупки с помощта на гравитационни лещи, което може да разкрие някои от свойствата, според моделирането на българския екип, които биха могли да разграничат такива структури от черни дупки.

Както българските отбелязват в своя документ: „Наблюдават се по-значителни разлики за индиректните изображения със силни лещи“, добавяйки, че интензитетът на поляризация заедно с предполагаемите червееви дупки „може да нарасне до порядък в сравнение с черната дупка на Шварцшилд“.

Евентуално, ако бъде открит предполагаем кандидат, който може да бъде наблюдаван под такъв ъгъл, че да се наблюдава преминаване на светлина през входа му и движение по посока на Земята, получените сигнатури биха могли също да позволят откриването на червеева дупка. По-конкретно, изследователите описват, че "излъчването от региона от другата страна на гърлото на червеевата дупка води до образуването на допълнителна структура от пръстеновидни изображения", която може да бъде разграничена поради "различните си поляризационни свойства".

^{Поляризация във вертикално магнитно поле за червееви дупки с различен параметър на червеното преместване α. Всеки цвят представя наблюдаемата поляризация на орбитите, разположени на r = 6M (външен пръстен) и r = 4,5M (вътрешен пръстен), за конкретно решение на червеева дупка с α ∈ [0, 3]. Поляризацията за черната дупка на Шварцшилд е дадена с черна пунктирана линия като референция. Ъгълът на наклона е θ = 20. Кредит: Valentin Deliyski, Galin Gyulchev, Petya Nedkova, and Stoytcho Yazadjiev, Phys. Rev. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.106.104024}

Въпреки че екипът признава, че разграничаването на червееви дупки само въз основа на поляризацията, която те произвеждат, би било трудно, изображенията, характеризиращи се със силна гравитационна леща и поляризация на лъчението, докато то пресича входа на червеевата дупка, помагат, като осигуряват "характерни подписи, които могат да служат като индикатори за обекти без хоризонт".

С други думи, уникалните комбинации от признаци, които екипът описва въз основа на новите си модели, биха могли значително да помогнат при откриването на черни дупки, които биха могли да се държат по-скоро като червееви дупки... дълго предполагани структури в пространство-времето, които може би през цялото време са се криели пред очите ни.

Справка: Polarized image of equatorial emission in horizonless spacetimes: Traversable wormholes
Valentin Deliyski, Galin Gyulchev, Petya Nedkova, and Stoytcho Yazadjiev
Phys. Rev. D 106, 104024 – Published 10 November 2022 - DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.106.104024 

Източник: Physicists Claim Wormholes May Have Been Detected, with Help from a New Theoretical Model, The Debrief