Новая научная работа предлагает теоретический механизм, согласно которому две черные дыры могут быть соединены в единый пространственно-временной туннель методом топологического «коллажа». Исследователи утверждают, что стабильность такой структуры возможна при наличии специфической формы материи.
Концепция червоточин, или кротовин, десятилетиями остается одной из самых интересных тем как в научной фантастике, так и в теоретической физике. Хотя астрономы до сих пор не зафиксировали ни одного подобного объекта в наблюдаемой Вселенной, математические расчеты не отрицают возможности их существования.
Эту гипотезу решили проверить Фарук Рахаман, математик из Университета Джадавпур, и Арья Датта, аспирант Университета Ешива. Результаты их совместного исследования были приняты к публикации в авторитетном издании International Journal of Geometric Methods in Modern Physics.
Геометрия пространства и эффект бутылки Клейна
Авторы исследования предлагают взглянуть на структуру Вселенной через призму сложной геометрии. Чтобы понять их идею, стоит вспомнить концепцию бутылки Клейна – четырехмерной фигуры, где «горлышко» сосуда проходит сквозь его «тело», не пересекая поверхность.
Подобным образом червоточина может быть объектом высшего измерения, который ведет себя нестандартно в пределах нашего трехмерного восприятия. Вместо классических моделей, Рахаман и Датта использовали математический прием, известный как техника «вырезать и вставить» (cut and paste). Этот метод, заимствованный из топологии, позволяет теоретически «вырезать» две черные дыры из ткани пространства-времени и «склеить» их между собой.
Роль экзотической материи в стабильности
Главным вызовом для существования кротовины является ее нестабильность – под действием гравитации туннель мгновенно схлопывается. Чтобы предотвратить это, ученые использовали в расчетах поле Кальба-Рамонда и тензор Риччи.
В их модели пространство между двумя черными дырами заполняется субстанцией, которая нарушает привычную симметрию Лоренца. Как объясняет Арья Датта в комментарии для Yeshiva University, это требует наличия материала с уникальными характеристиками:
«Чтобы построить червоточину, вам нужен очень необычный вид материи, обладающий отрицательной плотностью энергии».
Это так называемая экзотическая материя, свойства которой напоминают темную материю или темную энергию. Значение ожидания вакуума (VEV) в этой модели определяет, как именно такая материя ведет себя в пустоте космоса, создавая условия для существования прохода между двумя удаленными точками.
Ключевые выводы исследования:
- Модель создает специфический диапазон стабильности, зависящий от размера «горловины» кротовины.
- При изменении определенных теоретических параметров конструкция может оставаться устойчивой.
- Работа впервые объединяет ранее разрозненные разделы математики для описания астрофизических явлений.
Хотя предложенный механизм остается чисто теоретическим, он открывает новые перспективы для переосмысления природы черных дыр и структуры пространства-времени.
Также рекомендуем прочитать: Ученые нашли доказательства продолжения эволюции человека в горах Тибета
