Tajemniczy sygnał z kosmosu. Chińczycy: to może być tunel do innego wszechświata
Dziwny trzask, który zarejestrowano kilka lat temu na Ziemi mógł być sygnałem z zamykającego się tunelu czasoprzestrzennego. Takiego scenariusza nie wyklucza zespół chińskich fizyków. Przedstawili nawet konkretne wyliczenia.
W 2019 r. detektory fal grawitacyjnych na Ziemi zarejestrowały coś bardzo nietypowego. Zamiast spodziewanego, narastającego śpiewu (jak naukowcy określają dźwięk krążących w bardzo ciasnej spirali czarnych dziur), usłyszeli ostry, trwający mniej niż jedną dziesiątą sekundy TRZASK. To było wydarzenie GW190521.
Standardowa interpretacja, mówiąca o tym, że dwie czarne dziury zderzyły się ze sobą wciąż uchodzi za najbardziej prawopodobną. Ale grupa fizyków z Chin pod kierownictwem prof. Qi Lai przedstawiła teraz bardziej egzotyczną alternatywę: co jeśli usłyszeliśmy tunel czasoprzestrzenny łączący nasz z innym wszechświatem?
Z wynikami tych badań zapoznać się można w serwisie arXiv.
Echo innego Wszechświata?
Gdy dwie czarne dziury krążące wokół na ciasnej orbicie zbliżają się do siebie, ich wzajemne oddziaływanie generuje fale grawitacyjne o rosnącej amplitudzie. To klasyczny wzorzec, najpierw cichsze, potem coraz mocniejsze drgania. Tego właśnie "śpiewania" astronomowie nasłuchują już od lat.
Jednak w przypadku GW190521 takiego wstępnego śpiewania nie było. A skoro masa końcowej czarnej dziury (po zderzeniu) oszacowana została na około 142 masy Słońca, sygnał wstępny powinien był być wyraźny i uchwycony przez detektory fal grawitacyjnych LIGO/Virgo.
Czarne dziury pełne tajemnic
Brak śpiewu oznaczał jedno: czarne dziury nie były w ciasnym, spiralnym uścisku. Prawdopodobnie wpadły na siebie przypadkowo, wciągnięte w swoje studnie grawitacyjne w trakcie przelotu obok siebie. To jednak niejedyne możliwe wytłumaczenie.
Grupa badawcza pod kierownictwem Qi Lai uznała, że istnieje jeszcze inne wyjaśnienie: co by było, gdyby obiekt, który powstał w wyniku połączenia się czarnych dziur, był tunelem czasoprzestrzennym, który następnie zapadł się, tworząc ostateczną, połączoną czarną dziurę? Gdyby tak było, moglibyśmy otrzymać tylko jeden krótki impuls fal grawitacyjnych w momencie zapadnięcia się tunelu czasoprzestrzennego.
Więcej na Spider's Web:
Tunel do innego wszechświata
Zespół naukowców postawił hipotezę, że to, co zarejestrowaliśmy jako GW190521, mogło być echem resztkowych drgań po połączeniu dwóch czarnych dziur w innym wszechświecie. To echo miałoby przejść przez „gardziel” (throat) hipotetycznego tunelu czasoprzestrzennego (wormhole), a następnie dotrzeć do nas jako impuls grawitacyjny.
Badacze skonstruowali model fali grawitacyjnej wynikającej z takiego scenariusza i porównali go z danymi LIGO/Virgo. Modele standardowego zderzenia dwóch czarnych dziur nadal wypadają nieco lepiej, ale różnica nie jest na tyle duża, by wykluczyć wariant tunelu czasoprzestrzennego. To znaczy: nie możemy (jeszcze) odrzucić tej egzotycznej opcji.
Istnieje wystarczająco dużo miejsca na wątpliwości, że scenariusz z tunelem czasoprzestrzennym jest nadal możliwy. Oznacza to, że GW190521 może być pierwszym przypadkiem, w którym ludzkość dostrzegła inny wszechświat poza granicami naszego - mówią naukowcy.
Czym jest tunel czasoprzestrzenny?
Tunel czasoprzestrzenny (ang. wormhole) to teoretyczna właściwość otaczającej nas czasoprzestrzeni przewidziana przez ogólną teorię względności Einsteina. Jest to topologiczna struktura czasoprzestrzeni, która działa jak "skrót" łączący dwa odległe punkty we Wszechświecie lub nawet różne Wszechświaty.
Istnienie tuneli czasoprzestrzennych pozwoliłoby na natychmiastową podróż pomiędzy najodleglejszymi punktami we Wszechświecie.
Taka struktura wymagałaby istnienia egzotycznej materii o ujemnej gęstości energii, aby utrzymać "gardziel" tunelu otwartą i stabilną, zapobiegając jej natychmiastowemu kolapsowi. Póki co jest to struktura całkowicie teoretyczna , która nie została zaobserwowana.
Nowe sygnały, nowe możliwości
Oczywiście, nie możemy teraz biegać po ulicach i ogłaszać, że tunele czasoprzestrzenne są faktem. Wymagają one bowiem potwierdzenia przez egzotyczną fizykę, która jest obecnie poza naszym zasięgiem.
Trzeba też podkreślić: teoria tunelu czasoprzestrzennego nie jest obecnie faworytem, a standardowe modele zderzeń czarnych dziur wciąż oferują lepszą zgodność z danymi. Autorzy pracy sami jednak piszą, że przewaga modelu klasycznego jest niewielka i że obecne dane nie zmuszają nas do odrzucenia wariantu egzotycznego.
Tego typu sygnały, jeśli będą podobne do GW190521, stanowią naturalny poligon testowy dla teorii tuneli czasoprzestrzennych. Porównując różne wydarzenia o krótkim charakterze, naukowcy mogą próbować stwierdzić, czy któryś z nich lepiej pasuje do modelu tunelu niż do klasycznego zderzenia czarnych dziur. Autorzy pracy podkreślają, że to właśnie przyszłe obserwacje będą kluczowe dla potwierdzenia lub obalenia ich przypuszczeń.
