Le increspature nello spaziotempo potrebbero indicare i wormhole?

Sommario:

Le increspature nello spaziotempo potrebbero indicare i wormhole?
Le increspature nello spaziotempo potrebbero indicare i wormhole?
Anonim

Lo spazio-tempo, come sappiamo oggi, è un modello fisico che integra lo spazio con un'uguale dimensione temporale. Grazie a questo modello è stata creata una struttura teorico-fisica, che è stata chiamata il continuum spazio-temporale. È importante notare che prima della teoria della relatività generale di Einstein, la comprensione delle leggi fondamentali della fisica era incompleta, ma la pubblicazione della relatività generale nel 1905 ha lasciato molte domande, una delle quali era buchi neri e wormhole - un "tunnel" in spazio-tempo che collega diversi punti dello spazio-tempo… E se l'esistenza dei buchi neri è stata dimostrata diversi anni fa, allora con i wormhole tutto non è così inequivocabile: appartengono a oggetti ipoteticamente esistenti. Ma alcuni scienziati credono che presto saremo in grado di trovarli anche loro. Così, negli ultimi mesi, sono stati pubblicati contemporaneamente diversi studi scientifici, che offrono nuovi e intriganti modi per cercare questi oggetti spaziali.

Fatto interessante

Gli scienziati riferiscono che un buco nero in orbita attorno a un wormhole emetterà uno schema speciale di onde gravitazionali, unico per i wormhole.

Come trovare un wormhole?

Per cominciare, i buchi neri ei wormhole sono tipi speciali di soluzioni alle equazioni di Einstein che sorgono quando la struttura dello spaziotempo è fortemente deformata dalla gravità. Ad esempio, quando la materia è estremamente densa, il tessuto dello spaziotempo può diventare così curvo che nemmeno la luce può sfuggire. Chiamiamo tali oggetti buchi neri.

Poiché la relatività generale consente al tessuto dello spaziotempo di allungarsi e piegarsi, nel 1935 Einstein e il collega fisico Nathan Rosen descrissero come due pezzi di spaziotempo possono essere collegati insieme, creando una sorta di ponte tra i due universi. Questo è un tipo di wormhole, ma da allora ne sono stati descritti molti altri.

Image
Image

Il ponte Einstein-Rosen è una sezione nell'immagine che collega due strati dello spazio-tempo.

Parlando di wormhole, non si può non citare le onde gravitazionali, la cui esistenza è stata dimostrata nel 2015. Il fatto è che con l'aiuto dei potenti rivelatori LIGO e VIRGO, i ricercatori hanno già scoperto buchi neri, ma la loro prossima scoperta potrebbe trasferire wormhole da oggetti ipotetici a quelli reali. E se i wormhole esistono, allora dall'esterno possono sembrare buchi neri.

La differenza tra un wormhole e un buco nero è che una volta in un buco nero, un oggetto non può sfuggire da esso, e una volta in un wormhole, sarà in grado di attraversarlo dall'altra parte. La forza che percepiamo come gravità è in realtà il risultato della curvatura dello spaziotempo.

La stranezza dell'universo

Quindi, i pianeti ruotano attorno al sole, perché crea la forma di una ciotola nel tessuto dello spazio. (È più facile immaginare i pianeti come palline che girano intorno e all'interno di questo boschetto). I buchi neri, a loro volta, deformano lo spazio-tempo in abissi così profondi che nulla può lasciarli. Ma lo spaziotempo può anche piegarsi in altre strane forme, come i tunnel.

Image
Image

Il wormhole mostrato qui è un tunnel nello spaziotempo che collega diverse parti dell'universo.

Questi tunnel, o wormhole, potrebbero fornire il percorso più breve tra due luoghi distanti nello spazio e nel tempo, o tra due universi diversi. Lo spaziotempo può piegarsi, ma può anche fluttuare. Queste onde sono chiamate onde gravitazionali e possono indicare i wormhole.

Onde gravitazionali, buchi neri e wormhole

I ricercatori ritengono che un buco nero che si sviluppa a spirale in un wormhole dovrebbe creare uno strano modello di increspatura nello spaziotempo. E con gli strumenti giusti, alcuni osservatori potrebbero rilevarli.

Image
Image

Entrare e uscire da un wormhole molto probabilmente assomiglia a questo.

I fisici sono giunti a questa conclusione in un articolo pubblicato a metà estate sul server di prestampa arXiv.org. Le onde della coppia buco nero-wormhole lampeggeranno e si accenderanno quando il buco nero passa attraverso il wormhole e poi esce di nuovo. Ma ad oggi, non ci sono prove dell'esistenza di questi oggetti.

I wormhole sono sicuramente speculativi, con la C maiuscola”, afferma William Gabella. È un fisico alla Vanderbilt University di Nashville, nel Tennessee. Tuttavia, se i wormhole esistono, i ricercatori dovrebbero avere la possibilità di trovarli. Richiederebbero semplicemente le giuste condizioni e un rilevatore di onde gravitazionali.

Il viaggio del buco nero attraverso un wormhole

Secondo Live Science, il team di Gabella ha esaminato un buco nero con una massa cinque volte quella del Sole. Hanno immaginato un buco nero in orbita attorno a un wormhole a una distanza di circa 1,6 miliardi di anni luce dalla Terra. Secondo i loro calcoli, quando un buco nero ruota attorno a un wormhole, dovrebbe iniziare a spiraleggiare verso l'interno, rilasciando onde gravitazionali.

E all'inizio sembrerebbero esattamente come le onde gravitazionali di due buchi neri. La struttura delle onde, che alcuni fisici chiamano cinguettii, aumenterà di frequenza nel tempo. Ma una volta raggiunto il centro del wormhole, o "collo", il buco nero lo attraverserà.

Image
Image

Il ponte Einstein-Rosen visto dall'artista.

I ricercatori hanno quindi esaminato cosa accadrebbe se un buco nero emergesse in un luogo lontano. Ad esempio, in un altro universo. In questo caso, le onde gravitazionali nel primo universo si fermerebbero improvvisamente e nel secondo universo il buco nero "sparerebbe" verso l'esterno prima di tornare a spirale. Quindi deve tornare indietro attraverso il wormhole e tornare nel primo universo.

Quando il buco nero ritorna, prima uscirà a spirale dal wormhole. Ciò può causare un "anti-chirp" - un modello di onde gravitazionali opposto al cinguettio - prima di ricadere in questo stato, scrivono gli autori dell'articolo scientifico.

Nel tempo, il buco nero continuerà a saltare tra i due universi, il che dovrebbe causare ripetute esplosioni di onde gravitazionali. Ma ci sarebbero periodi di silenzio nel mezzo: non appena il buco nero perde energia sufficiente per creare onde gravitazionali, il suo viaggio termina e si deposita nel collo del wormhole.

Consigliato: