Как обнаружить червоточину?

В то время как червоточины могут создавать гравитационные волны, если они колеблются, это, вероятно, редко, и, поскольку большинство геометрий червоточин очень нестабильны, это может вскоре привести к ситуации, не связанной с червоточиной. Но точно так же, как червоточина червоточины, пространство-время искривляет световые лучи (но по другой схеме). Это говорит о том, что гравитационное линзирование — это способ увидеть удаленную червоточину.

Были статьи, анализирующие гравитационное линзирование от червоточин ( пример , пример , пример , обзор , оригинальная классическая статья ). Если вы наблюдаете за далекой галактикой, случайно проходящий перед ней объект может проходить через звезду таким образом, что ее светимость характерным образом увеличивается и уменьшается. Хотя большинство таких усилий было сосредоточено на обнаружении гравитационного линзирования из-за массивных объектов, таких как черные дыры, они, по-видимому, также не спускали глаз с других странных закономерностей. Также были предложения просмотреть данные для конкретных моделей червоточин.(одна проблема с червоточинами заключается в том, что существует много разных гипотетических типов, каждый со своим особым линзированием).

Это интересный вопрос, и я хотел бы увидеть идеи других людей по этому поводу. Это может обсуждаться в литературе. Ниже приведены только мои мысли, основанные на первых принципах.

Если в высшей степени неньютоновские объекты, такие как черные дыры, голые сингулярности и червоточины, образуются в результате естественных процессов в нашей Вселенной, то мы ожидаем, что они сформируются в результате безудержного гравитационного коллапса. Как только они формируются, они становятся чрезвычайно компактными, и поэтому мы не можем ожидать их разрешения на изображениях телескопа, за исключением, возможно, наиболее благоприятных случаев, таких как Прогиб A*. С червоточинами также существует проблема, заключающаяся в том, что они должны быть нестабильными. Поэтому я думаю, что шансы обнаружить червоточину будут выше, если вы попытаетесь обнаружить ее формирование, а не обнаружить ее спустя долгое время после ее образования.

В течение нескольких десятилетий стандартным ожиданием было то, что коллапс массивных звезд приводит к образованию черной дыры. Также высказывались предположения, что это может привести к образованию голой сингулярности, и были серьезные предложения по наблюдению такого явления (Джоши и др., «Отличение черных дыр от голых сингулярностей по свойствам их аккреционного диска», апрель 2013 г.). , https://arxiv.org/abs/1304.7331). Одно большое различие между черной дырой и «голой» сингулярностью заключается в том, что черная дыра должна излучать только небольшой процент своей массы-энергии до того, как остальная часть окажется за горизонтом событий, в то время как в случае «голой» сингулярности она может излучаться на 100%. Также имеется высокочастотная отсечка в спектре излучения при образовании черной дыры, а не голой сингулярности. Я думаю, что в этом отношении формирование червоточины будет похоже на образование голой сингулярности.

Существуют теоремы общей теории относительности, которые накладывают жесткие ограничения на образование червоточин в результате гравитационного коллапса. Для этого требуется изменение топологии пространства, а теоремы Героха и Борда говорят, что топология не может измениться, если нет одновременно экзотической материи и нарушения причинности. (С технической точки зрения должно иметь место нарушение условия слабой энергии, а пространство-время должно нарушать каузальную компактность.) Хотя условие слабой энергии нарушается темной энергией, у нас нет доказательств того, что оно нарушается какой-либо из формы материи — обычно барионная материя и, возможно, темная материя — которые, вероятно, будут способствовать астрофизическому коллапсу. По этой причине, если у нас есть шанс наблюдать образование червоточины в результате гравитационного коллапса, тогда мы обязательно говорим о наблюдении за процессом, фальсифицирующим классическую ОТО, в режиме, в котором мы ранее считали, что он работает нормально. В этом отношении оно сильно отличается от наблюдения голой сингулярности, которая была бы далекой, но вполне совместимой с ОТО.

Концепция мостов Эйнштейна-Розена (ER) или червоточин не полностью понята физиками, потому что речь идет о двух черных дырах (у нас уже есть проблемы с одной). Споры продолжаются из-за отсутствия наблюдений. Особенно в информационной основе это действительно проблематично, потому что эти решения уравнений поля Эйнштейна относятся к общей теории относительности, в то время как информация является концепцией квантовой механики. И эти две теории несовместимы, как вы могли знать.

Теперь любая черная дыра с заданной площадью поверхности строго идентична любой другой с такой же поверхностью. Таким образом, это делает черные дыры различимыми только по их площади или радиусу (если они неподвижны). Таким образом, любые две черные дыры, соединенные (запутанные) мостом ЭР, не дадут о нем никакой информации.

Однако есть большая надежда, что ER-мост равен понятию запутанности (гипотеза Эйнштейна-Розена-Полдовского). Если это так, то мы можем наблюдать некоторые другие свойства пары черных дыр и видеть, запутаны они или нет. Например, вероятно, угловой момент двух запутанных черных дыр будет сильно коррелирован.