Вспышки гамма-излучения могут помочь найти червоточины

Общая теория относительности Эйнштейна предполагает, что червоточины возможны, хотя существуют ли они на самом деле-это другой вопрос. Во многом кротовые норы напоминают черные дыры. Оба типа объектов чрезвычайно плотны и обладают чрезвычайно сильным гравитационным притяжением для тел их размера. Основное отличие состоит в том, что ни один объект теоретически не может выйти обратно после пересечения горизонта событий черной дыры — порога, при котором скорость, необходимая для выхода из гравитационного поля черной дыры, превышает скорость света — тогда как любое тело, входящее в червоточину, теоретически может изменить курс.

Предполагая, что червоточины могут существовать, ученые исследовали способы, которыми можно отличить червоточину от черной дыры. Они сосредоточились на сверхмассивных черных дырах с массой в миллионы или миллиарды раз больше массы Солнца, которые, как считается, обитают в сердцах большинства, если не всех, галактик. Например, в центре нашей галактики Млечный Путь находится Стрелец A*, чудовищная черная дыра размером около 4,5 миллионов солнечных масс. Все, что входит в одну пасть червоточины, выходит из другой. Ученые рассудили, что это означает, что материя, попадающая в одно отверстие червоточины, потенциально может врезаться в вещество, одновременно входящее в другое отверстие червоточины, что никогда не произойдет с черной дырой.

Любая материя, попадающая в устье сверхмассивной кротовой норы, скорее всего, будет перемещаться с чрезвычайно высокой скоростью из-за ее мощных гравитационных полей. Ученые смоделировали последствия протекания материи через оба устья червоточины к месту, где эти устья встречаются, к «горлу» червоточины. По словам исследователей, результатом таких столкновений являются сферы плазмы, расширяющиеся из обоих устьев червоточины почти со скоростью света. «Что меня больше всего удивляет, так это то, что никто раньше не предлагал эту идею, потому что она довольно проста», — сказал ведущий автор исследования Михаил Пиотрович, астрофизик из Центральной астрономической обсерватории в Санкт-Петербурге, Россия.

Исследователи сравнили выбросы таких червоточин со вспышками сверхмассивной черной дыры, известной как активное галактическое ядро, которая может испускать больше радиации, чем вся наша галактика, поскольку они поглощают материю вокруг себя, и делают это из участок космоса размером не больше нашей Солнечной системы. Они обычно окружены кольцами плазмы, известными как аккреционные диски, и могут испускать мощные струи излучения со своих полюсов. Сферы плазмы из червоточин могут достигать температуры около 10 триллионов градусов по Цельсию. При такой температуре плазма будет производить гамма-лучи с энергией 68 миллионов электронвольт. Напротив, «аккреционные диски черных дыр не излучают гамма-излучение, потому что их температура слишком низкая для этого», — сказал Пиотрович. Более того, хотя струи от них могут излучать гамма-лучи, но они в основном будут двигаться в том же направлении, что и струи — любое движение в сфере может означать, что они пришли из червоточины, отметил он. Вдобавок, если активная черная дыра находится в галактике, известной как Сейфертовский тип I, в которой горячий газ быстро расширяется, то как показали предыдущие исследования она не будет генерировать много гамма-лучей с энергией 68 миллионов электронвольт. Исследователи заявили, что если астрономы действительно видели активные галактические ядра в сейфертовской галактике I типа со значительным пиком таких лучей, это может означать, что кажущееся активная черная дыра на самом деле была червоточиной. 21 августа 2020 года ученые подробно рассказали о своих выводах в журнале Monthly Notice