A gdyby czarna dziura wpadła do tunelu czasoprzestrzennego? Detektory fal grawitacyjnych mogłyby to wykryć

Detektory fal grawitacyjnych w ciągu ostatnich kilku lat odkryły wiele sygnałów pochodzących od łączących się czarnych dziur. Co by jednak było, gdyby udało się zobaczyć coś ciekawszego, np. tunele czasoprzestrzenne?

Czarna dziura wpadająca do takiego tunelu czasoprzestrzennego także emitowałaby fale grawitacyjne, ale wyglądałyby one inaczej niż te emitowane podczas łączenia dwóch czarnych dziur. Teoretycznie, detektory LIGO oraz Virgo byłyby w stanie zarejestrować także i takie fale.

W skrócie tunel czasoprzestrzenny, kiedyś zwany także mostem Einsteina-Rosena, to swego rodzaju skrót między dwoma odległymi punktami we wszechświecie lub, w wersji ekstremalnej, przejście z jednego wszechświata do drugiego. Jak na razie nie ma żadnych dowodów na to, że takie twory w ogóle istnieją. Jedyne, co można o nich obecnie powiedzieć to to, że ogólna teoria względności ich nie wyklucza oraz że wyglądają fenomenalnie w hollywoodzkich produkcjach sci-fi.

Z zewnątrz tunele czasoprzestrzenne mogą przypominać czarne dziury, jednak różnią się od nich tym, że gdy jakiś obiekt wpada do takiej, to już w niej zostaje. Gdy coś zaś wpadnie do tunelu, może przelecieć przez niego na drugą stronę.

Należy tu jednak podkreślić, że tunele czasoprzestrzenne to czyste spekulacje, przez duże S. Niemniej jeżeli istnieją, to badacze obecnie mają instrumenty, które powinny pozwolić na ich odkrycie – mówi William Gabella, fizyk z Uniwersytetu Vanderbilt w Nashville.

Gabella wraz ze współpracownikami przeanalizował przypadek czarnej dziury o masie pięciokrotnie wyższej od masy Słońca, krążącej wokół tunelu czasoprzestrzennego znajdującego się 1,6 mld lat świetlnych od Ziemi. Zgodnie z obliczeniami okrążająca tunel czarna dziura stopniowo opadałaby na niego po spirali tak samo, jak to się dzieje w układach dwóch czarnych dziur. Początkowo emitowane w ten sposób fale grawitacyjne wyglądałyby identycznie jak standardowe fale grawitacyjne emitowane przez dwie czarne dziury. Ich częstotliwość rosłaby, aby zakończyć się jednym wysokim dźwiękiem.

Jednak po dotarciu do centrum tunelu czasoprzestrzennego, czarna dziura przeleciałaby przez niego. Badacze postanowili zbadać, co by się stało gdyby po takim przelocie pojawiła się np. w innym wszechświecie. W takim przypadku fale grawitacyjne w pierwszym wszechświecie gwałtownie znikną. W drugim wszechświecie czarna dziura wystrzeliłaby  z drugiej strony tunelu tylko po to, aby po spirali z powrotem do niego opaść. Następnie przelatując przez tunel ponownie pojawiłaby się ponownie w pierwszym wszechświecie.

Gdyby taka czarna dziura powróciła, najpierw po spirali wydostałaby się z tunelu, być może emitując odwrotny do klasycznego wzór fal grawitacyjnych, a następnie powróciłaby znów do niego. Z czasem, odbijając się między oboma wszechświatami, emitując w obu kolejne rozbłyski fal grawitacyjnych przerywane ciszą, emitowałaby energię do czasu, gdy w końcu zakończyłaby swoją podróż w samym środku tunelu.

Taki schemat fal grawitacyjnych nie może pojawić się w przypadku dwóch czarnych dziur. Byłby więc to jednoznaczny sygnał wskazujący na to, że mamy do czynienia z tunelem czasoprzestrzennym – mówi Dejan Stojkovic, fizyk z Uniwersytetu Buffalo w Nowym Jorku.

Detektory LIGO w USA oraz Virgo we Włoszech wykrywają fale grawitacyjne, czyli zmarszczki czasoprzestrzeni emitowane przez łączące się czarne dziury oraz gęste pozostałości po masywnych gwiazdach, tzw. gwiazdy neutronowe. Obiekty te przed połączeniem się w jedno okrążają się coraz szybciej po spirali, emitując ogromne ilości energii w postaci fal grawitacyjnych. Tracąc energię na emisję tych fal, zbliżają się stopniowo do siebie, a z czasem dochodzi do ich połączenia w jeden masywniejszy obiekt.

Od 2015 r. udało się już zarejestrować kilkanaście takich sygnałów i z czasem naukowcy zaczną poszukiwać bardziej nietypowych fal grawitacyjnych. Być może w pewnym momencie uda się zarejestrować przelot czarnej dziury przez tunel czasoprzestrzenny. Skoro to nie jest niemożliwe… może warto nasłuchiwać, tak na wszelki wypadek.

Nie przegap nowych tekstów. Obserwuj Spider's Web w Google News.

Ten artykuł ukazał się po raz pierwszy na spidersweb.pl 29.07.2020 roku