O gaură neagră care înconjoară o gaură de vierme ar emite unde gravitaționale ciudate

Detectoarele de unde gravitaționale au reperat deja găuri negre misterioase. Dar ceva și mai ciudat ar putea urma: găurile de vierme.

O gaură neagră care se îndreaptă într-o gaură de vierme ar crea un model ciudat de ondulații în spațiu-timp pe care observatoarele de unde gravitaționale LIGO și Virgo ar putea să le detecteze, raportează fizicienii pe 17 iulie pe arXiv.org. Valurile s-au oprit și s-au aprins când gaura neagră trecea prin gaura de vierme și apoi se întorcea.

Găurile de vierme sunt obiecte ipotetice în care spațiu-timp este curbat într-un tunel care conectează locuri cosmice îndepărtate sau universuri potențial diferite (SN: 8/5/13). Din exterior, găurile de vierme pot părea asemănătoare cu găurile negre. Dar în timp ce un obiect care cade într-o gaură neagră este prins acolo, ceva care cade într-o gaură de vierme ar putea traversa prin el spre cealaltă parte.

Nu s-au găsit dovezi că există găuri de vierme. „Acestea sunt cu siguranță speculative, cu S mare”, spune fizicianul William Gabella de la Universitatea Vanderbilt din Nashville. Dar dacă există, cercetătorii au șansa de a detecta găurile de vierme prin unde gravitaționale.

Gabella și colegii au considerat o gaură neagră cu o masă de cinci ori mai mare decât cea a soarelui, care orbitează o gaură de vierme la aproximativ 1,6 miliarde de ani lumină de Pământ. Pe măsură ce gaura neagră se leagănă în jurul găurii de vierme, au calculat cercetătorii, aceasta ar începe prin a se învârti în interior ca și cum ar fi orbita o altă gaură neagră. La început, undele gravitaționale rezultate ar arăta ca o semnătură standard pentru două găuri negre, un model de unde care crește în frecvență în timp numit ciripit.

Dar când ajunge la centrul găurii de vierme, numit „gât”, gaura neagră ar trece prin el. Cercetătorii s-au gândit ce s-ar întâmpla dacă gaura neagră ar apărea într-un tărâm îndepărtat, cum ar fi un alt univers. În acest caz, undele gravitaționale din primul univers ar dispărea brusc. În cel de-al doilea univers, gaura neagră s-ar arunca în exterior înainte de a reveni înapoi în spirală. Apoi, ar trece înapoi prin gaura de vierme către primul univers.

Pe măsură ce gaura neagră se întoarce, inițial va spirala spre exterior din gaura de vierme, producând probabil un „anti-cirip”, un model de unde gravitaționale opus celui al unui ciripit, înainte de a plonja înapoi cu un ciripit. Gaura neagră ar continua să sară între cele două universuri, provocând explozii repetate de unde gravitaționale punctate de tăcere. Odată ce gaura neagră a pierdut suficientă energie din cauza undelor gravitaționale, călătoria sa se va încheia pe măsură ce s-a așezat în gâtul găurii de vierme.

„Nu poți reproduce asta cu două găuri negre, așa că este un semnal clar al unei găuri de vierme”, spune fizicianul Dejan Stojkovic de la Universitatea din Buffalo din New York, care nu a fost implicat în cercetare. Valurile „ar trebui să se lipească [out] ca un degetul mare dureros”, spune el.

Conform teoriei generale a relativității, care descrie gravitația ca rezultat al curburii spațiu-timpului, găurile de vierme sunt posibile. Dar, de fapt, detectarea uneia ar implica că există un tip ciudat de materie pe care fizicienii nu îl înțeleg. Acest lucru se datorează faptului că o substanță cu masă negativă ar fi necesară pentru a deschide gâtul unei găuri de vierme pentru a preveni prăbușirea acesteia și niciun tip cunoscut de material nu se potrivește.

Advanced LIGO, sau Observatorul de unde gravitaționale cu interferometru cu laser, și Advanced Virgo din Italia detectează ondulații de la găurile negre sau cadavrele stelare dense numite stele neutronice. Aceste obiecte masive orbitează unul în jurul celuilalt înainte de a se îmbina.

Oamenii de știință sunt acum pricepuți să identifice astfel de fuziuni, după ce au confirmat mai mult de o duzină din 2015, iar mai multe așteaptă confirmarea. Dar, la un moment dat, fizicienii vor trebui să înceapă să se concentreze pe posibilități mai neobișnuite, spune fizicianul Vítor Cardoso de la Instituto Superior Técnico din Lisabona, Portugalia. „Trebuie să căutăm semnale ciudate, dar interesante.”