Μια μαύρη τρύπα που περιβάλλει μια σκουληκότρυπα θα εκπέμπει παράξενα κύματα βαρύτητας

Οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων έχουν ήδη εντοπίσει μυστηριώδεις μαύρες τρύπες. Αλλά κάτι ακόμα πιο παράξενο μπορεί να είναι το επόμενο φαινόμενο: οι σκουληκότρυπες. Μια μαύρη τρύπα που θα κινείται τριγύρω από μια σκουληκότρυπα θα δημιουργούσε ένα περίεργο μοτίβο κυματισμών στο χωροχρόνο, που θα μπορούσαν να δουν τα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων LIGO και VIRGO, αναφέρουν  φυσικοί. Τα βαρυτικά κύματα τότε θα έσβηναν και θα ξεκινούσαν πάλι, καθώς η μαύρη τρύπα θα περνούσε μέσα από την σκουληκότρυπα, οπότε θα έβγαινε πάλι έξω.

Οι σκουληκότρυπες είναι υποθετικά αντικείμενα στα οποία ο χωροχρόνος είναι καμπυλωμένος με μια σήραγγα που συνδέει μακρινές κοσμικές τοποθεσίες ή δυνητικά διαφορετικά σύμπαντα. Από έξω, οι σκουληκότρυπες μπορούν να φαίνονται παρόμοιες με τις μαύρες τρύπες. Όμως, ενώ ένα αντικείμενο που πέφτει σε μια μαύρη τρύπα παγιδεύεται εκεί, κάτι που πέφτει σε μια σκουληκότρυπα θα μπορούσε να την διασχίσει προς την άλλη πλευρά.

Δεν έχουν όμως βρεθεί αποδείξεις ότι υπάρχουν σκουληκότρυπες. «Αυτά είναι σίγουρα υποθετικές, με κεφαλαίο Υ», λέει ο φυσικός William Gabella του Πανεπιστημίου Vanderbilt στο Νάσβιλ. Αν όμως υπάρχουν, οι ερευνητές έχουν την πιθανότητα να εντοπίσουν τις σκουληκότρυπες μέσω των βαρυτικών κυμάτων.

Ο Gabella και οι συνεργάτες του υπέθεσαν μια μαύρη τρύπα με μάζα πέντε φορές του ήλιου, σε τροχιά γύρω από μια σκουληκότρυπα περίπου 1,6 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Καθώς η μαύρη τρύπα περιστρέφεται γύρω από την σκουληκότρυπα, υπολόγισαν οι ερευνητές, ότι θα αρχίσει να περιστρέφεται προς τα μέσα σαν να περιστρέφεται γύρω από μια άλλη μαύρη τρύπα. Αρχικά, τα κύματα βαρύτητας που προκύπτουν θα μοιάζουν με μια τυπική υπογραφή για δύο μαύρες τρύπες, ένα μοτίβο κυμάτων που αυξάνει τη συχνότητα με την πάροδο του χρόνου.

Αλλά όταν αυτή φτάσει στο κέντρο της σκουληκότρυπας, που ονομάζεται «λαιμός», η μαύρη τρύπα θα την διαπερνούσε. Οι ερευνητές θεώρησαν τι θα συνέβαινε εάν η μαύρη τρύπα εμφανιζόταν σε μια μακρινή σφαίρα, όπως ένα άλλο σύμπαν. Σε αυτήν την περίπτωση, τα κύματα βαρύτητας στο πρώτο σύμπαν θα χαθούν απότομα. Στο δεύτερο σύμπαν, η μαύρη τρύπα θα φαίνονταν προτού γυρίσει πίσω. Στη συνέχεια, θα περάσει πίσω από την σκουληκότρυπα στο πρώτο σύμπαν.

Καθώς η μαύρη τρύπα επιστρέφει, αρχικά θα έβγαινε έξω από την σκουληκότρυπα, παράγοντας ίσως ένα παράξενο μοτίβο βαρυτικών κυμάτων, πριν χαθεί πάλι. Η μαύρη τρύπα θα συνέχιζε να αναπηδά ανάμεσα στα δύο σύμπαντα, προκαλώντας επαναλαμβανόμενες εκρήξεις βαρυτικών κυμάτων ακολουθούμενα με σιωπηλά διαστήματα. Μόλις η μαύρη τρύπα χάσει αρκετή ενέργεια από τα κύματα της βαρύτητας, το ταξίδι της θα τελείωνε καθώς θα καθόταν στο λαιμό της σκουληκότρυπας.

«Δεν μπορείτε να το αναπαραγάγετε αυτά τα γεγονότα με δύο μαύρες τρύπες, οπότε είναι ένα ξεκάθαρο σήμα μιας σκουληκότρυπας», λέει ο φυσικός Dejan Stojkovic του Πανεπιστημίου στο Buffalo της Νέας Υόρκης, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα.», λέει.

Σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, η οποία περιγράφει τη βαρύτητα ως αποτέλεσμα της καμπυλότητας του χωροχρόνου, είναι πιθανές οι σκουληκότρυπες. Αλλά στην πραγματικότητα η ανίχνευση θα σήμαινε ότι υπάρχει ένας παράξενος τύπος ύλης που οι φυσικοί δεν καταλαβαίνουν. Αυτό συμβαίνει επειδή μια ουσία με αρνητική μάζα θα ήταν απαραίτητη για να ανοίξει το λαιμό της σκουληκότρυπας για να αποφευχθεί η κατάρρευσή της και κανένας γνωστός τύπος υλικού δεν ταιριάζει στον τρόπο αυτό αντίδρασης.

Οι επιστήμονες έχουν πλέον την ικανότητα να εντοπίζουν συγχωνεύσεις μαύρων οπών και άστρων νετρονίων, αφού επιβεβαίωσαν περισσότερες από δώδεκα από το 2015. Αλλά σε κάποιο σημείο, οι φυσικοί θα πρέπει να αρχίσουν να εστιάζουν σε πιο ασυνήθιστες δυνατότητες, λέει ο φυσικός Vítor Cardoso του Instituto Superior Técnico στη Λισαβόνα της Πορτογαλίας. «Πρέπει να αναζητήσουμε παράξενα αλλά συναρπαστικά σήματα».


ΠΗΓΗ: physics4u
https://www.sciencenews.org/article/black-hole-circling-wormhole-weird-gravitational-waves