ΜΠΟΡΟΥΜΕ ΝΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΟΥΜΕ ΤΙΣ ΜΕΛΑΝΕΣ ΟΠΕΣ (ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ) ΠΟΥ ΠΕΦΤΟΥΝ ΣΕ ΣΚΟΥΛΗΛΟΤΡΥΠΕΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΥΣ ΣΤΟΝ ΧΩΡΟΧΡΟΝΟ;

 

 

ΕΝΑ ΑΠΟΚΑΛΥΠΤΙΚΟ ΒΙΒΛΙΟ ΤΟΥ ΜΙΧΑΛΗ ΚΑΛΟΠΟΥΛΟΥ: Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗΣ

 

Σκουληκότρυπα  (wormhole)
Στη Φυσική, μια σκουληκότρυπα είναι μια υποθετική τοπολογική ιδιότητα του χωρόχρονου που σχηματίζει μία σήραγγα που συνδέει δύο απομακρυσμένα σημεία του. Θα μπορούσε να αποτελεί ένα «κόψιμο δρόμου» διαμέσου του χωρόχρονου.
Για μια απλή οπτική εξήγηση της σκουληκότρυπας, σκεφτείτε τον χωρόχρονο να απεικονίζεται σαν μία διδιάστατη επιφάνεια. Αν αυτή η επιφάνεια καμπυλωθεί διαμέσου μιας τρίτης διάστασης, μας δίνει μια εικόνα της σκουληκότρυπας σαν μια «γέφυρα» που ενώνει δύο σημεία του χωρόχρονου. Στην πραγματικότητα αυτή η διδιάσταστη επιφάνεια είναι τετραδιάστατη (τρεις διαστάσεις χώρου + μία χρόνου) και γι αυτό η οπτικοποίηση της πραγματικής καμπυλότητας είναι αδύνατη. Δεν υπάρχουν παρατηρησιακά δεδομένα για σκουληκότρυπες.

  





Το 1916, έναν χρόνο μετά την διατύπωση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, o Ludwig Flamm ανακάλυψε μια λύση των εξισώσεων  της  θεωρίας,  που περιέγραφε αυτό που σήμερα ονομάζουμε σκουληκότρυπα. Πρόκειται για μια τοπολογική ιδιότητα του χωροχρόνου βάσει της οποίας σχηματίζεται ένα «τούνελ» που συνδέει δύο απομακρυσμένα σημεία του – ένα «κόψιμο δρόμου» διαμέσου του χωρόχρονου. Τον όρο «σκουληκότρυπα» εμπνεύστηκε ο John Archibald Wheeler, από τις σκουληκότρυπες των μήλων.
Για μια απλή οπτική εξήγηση της σκουληκότρυπας, φανταζόμαστε τον χωρόχρονο να απεικονίζεται ως μία δισδιάστατη επιφάνεια. Αν αυτή η επιφάνεια καμπυλωθεί διαμέσου μιας τρίτης διάστασης, μας δίνει την εικόνα της σκουληκότρυπας σαν έναν «σωλήνα» που ενώνει δύο απομακρυσμένες περιοχές του χωρόχρονου. Στην πραγματικότητα αυτή η δισδιάσταστη επιφάνεια είναι τετραδιάστατη (τρεις διαστάσεις χώρου + μία χρόνου) και γι αυτό η οπτικοποίηση της πραγματικής καμπυλότητας είναι αδύνατη.




Τι θα συνέβαινε αν μια μαύρη τρύπα έπεφτε μέσα σε μια «σκουληκότρυπα» χωροχρόνου

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι μπορεί να είναι σε θέση να ανιχνεύσουν τις μαύρες τρύπες που πέφτουν σε σκουληκότρυπες χρησιμοποιώντας κυματισμούς στο χωροχρόνο, που είναι γνωστοί ως κύματα βαρύτητας.



Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι μπορεί να είναι σε θέση να ανιχνεύσουν τις μαύρες τρύπες που πέφτουν σε σκουληκότρυπες χρησιμοποιώντας κυματισμούς στο χωροχρόνο, που είναι γνωστοί ως κύματα βαρύτητας, αλλά μόνο εάν πράγματι υπάρχουν σκουληκότρυπες, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Σύμφωνα με την  θεωρία, η βαρύτητα προκύπτει από τον τρόπο με τον οποίο η μάζα περικλείει το χώρο και το χρόνο.
Όταν δύο ή περισσότερα αντικείμενα κινούνται μέσα σε ένα βαρυτικό πεδίο, παράγουν βαρυτικά κύματα που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός, τεντώνοντας και συμπιέζοντας το χωροχρόνο κατά μήκος της διαδρομής.
Τα βαρυτικά κύματα είναι εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστούν επειδή είναι εξαιρετικά αδύναμα.  Μετά από δεκαετίες ερευνών, οι επιστήμονες ανέφεραν τις πρώτες άμεσες ενδείξεις βαρυτικών κυμάτων το 2016, που ανιχνεύθηκαν χρησιμοποιώντας το Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).
Τα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων έχουν εντοπίσει περισσότερες από 20 τεράστιες συγκρούσεις μεταξύ εξαιρετικά πυκνών και τεράστιων αντικειμένων, όπως μαύρες τρύπες και αστέρια νετρονίων.
Ωστόσο, θεωρητικά μπορεί να υπάρχουν σκουληκότρυπες, οι συγκρούσεις των οποίων θα μπορούσαν επίσης να παράγουν βαρυτικά κύματα που θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν οι επιστήμονες.
Οι σκουληκότρυπες είναι σήραγγες στο χωροχρόνο που, θεωρητικά, μπορούν να επιτρέψουν ταξίδια οπουδήποτε στο χώρο και στο χρόνο, ή ακόμα και σε άλλο σύμπαν. 
Αρχικά, όλες οι σκουληκότρυπες είναι ασταθείς, καθώς κλείνουν τη στιγμή που ανοίγουν. Ο μόνος τρόπος για να κρατηθούν ανοιχτές είναι με μια εξωτική μορφή ύλης με τη λεγόμενη «αρνητική μάζα».
Ωστόσο, κανείς δεν ξέρει αν υπάρχει τέτοια εξωτική ύλη.
Μια σκουληκότρυπα μοιάζει αρκετά με μια μαύρη τρύπα. Η κύρια διαφορά είναι ότι κανένα αντικείμενο δεν μπορεί θεωρητικά να επιστρέψει μετά την είσοδο σε μια μαύρη τρύπα, ενώ οποιοδήποτε αντικείμενο εισέρχεται σε μια σκουληκότρυπα θα μπορούσε θεωρητικά να αντιστρέψει την πορεία.
Υποθέτοντας ότι μπορεί να υπάρχουν σκουληκότρυπες, οι επιστήμονες διερεύνησαν τα βαρυτικά κύματα που δημιουργούνται όταν μια μαύρη τρύπα περιστρέφεται γύρω από μια σκουληκότρυπα. Οι ερευνητές διερεύνησαν, επίσης, τι θα μπορούσε να συμβεί όταν η μαύρη τρύπα εισέλθει σε μια σκουληκότρυπα.
Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι θα εισέλθει από τη μία πλευρά και θα εξέλθει από την άλλη, σε άλλο σημείο στο χωροχρόνο.
Η ανίχνευση του βαρυτικού κύματος που μπορεί να δημιουργήσει αυτή η ενέργεια μπορεί να υποστηρίξει την ύπαρξη σκουληκοτρύπων χωροχρόνου.
Οι ερευνητές μπορούν να διερευνήσουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της εξωτικής ύλης μιας σκουληκότρυπας και κάθε φυσιολογικής ύλης που εισέρχεται στην σκουληκότρυπα, καθώς και πιο περίπλοκα σενάρια, όπως τι θα μπορούσε να συμβεί εάν η σκουληκότρυπα περιστρέφεται. 
Οι επιστήμονες παρουσίασαν λεπτομερώς τα ευρήματά τους στο διαδίκτυο στις 17 Ιουλίου σε μια μελέτη που σκοπεύουν να υποβάλουν στο περιοδικό Physical Review Letters. Η έρευνα αναλύθηκε λεπτομερώς στον ιστότοπο προεκτύπωσης arXiv.org.

Πηγή: LiveScience




Ψάχνοντας για σκουληκότρυπες

physicsgg

Φυσικοί και Φυσική από το διαδίκτυο

Η σκουληκότρυπα στην εικόνα σχηματίζει μια συντομότερη διαδρομή μεταξύ δυο απομακρυσμένων περιοχών του σύμπαντος.

α) Διάγραμμα μιας σκουληκότρυπας που συνδέει δυο διαφορετικά σύμπαντα
(β) Διάγραμμα σκουληκότρυπας που συνδέει δυο απομακρυσμένες περιοχές του σύμπαντος.

Το αν υπάρχουν οι σκουληκότρυπες μπορεί να είναι υπό συζήτηση, όμως κανείς δεν απαγορεύει τους φυσικούς να ψάχνουν τρόπους για να τις ανιχνεύσουν, στην περίπτωση που υπάρχουν.
Κι αυτό κάνουν οι De-Chang Dai και Dejan Stojkovic στο άρθρο τους με τίτλο «Observing a wormhole».
Η μέθοδός τους επικεντρώνεται στον εντοπισμό μιας σκουληκότρυπας γύρω από τον Τοξότη Α*, ένα αντικείμενο που θεωρείται πως είναι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας. Ενώ δεν υπάρχουν αποδείξεις ότι εκεί υπάρχει μια σκουληκότρυπα, πρόκειται για την κατάλληλη θέση αναζήτησης, διότι η ύπαρξη σκουληκότρυπας απαιτεί ισχυρά βαρυτικά πεδία, σαν αυτά που υπάρχουν στις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.

Οι Dai και Stojkovic υποστηρίζουν ότι αν υπάρχει μια σκουληκότρυπα στον Τοξότη Α*, τα κοντινά σ’ αυτήν άστρα θα επηρεάζονται από την βαρύτητα των άστρων που υπάρχουν στο άλλο άκρο της σκουληκότρυπας. Επομένως, αναζητώντας μικρές αποκλίσεις στην αναμενόμενη τροχιά των άστρων στην γειτονιά του Τοξότη Α*, θα ήταν δυνατόν να ανιχνευθεί η ύπαρξη της σκουληκότρυπας

Σύμφωνα με τον Dejan Stojkovic: «αν έχετε δύο άστρα, ένα σε κάθε πλευρά της σκουληκότρυπας, το άστρο που βρίσκεται στην πλευρά μας θα πρέπει να αισθάνεται την βαρυτική αλληλεπίδραση από το άστρο που βρίσκεται στην απέναντι πλευρά. Η βαρυτική ροή θα περνάει μέσα από τη σκουληκότρυπα. Επομένως, θα εμφανίζονται αποκλίσεις στην αναμενόμενη τροχιά ενός άστρου γύρω από τον Τοξότη Α*, εφόσον εκεί υπάρχει σκουληκότρυπα με ένα άλλο άστρο στην άλλη πλευρά της».

Εστιάζοντας στο S2, ένα άστρο που περιφέρεται γύρω από τον Τοξότη A*

Ο Stojkovic υποστηρίζει πως αν ποτέ βρεθούν σκουληκότρυπες, δεν θα είναι σαν αυτές που περιγράφονται από την επιστημονική φαντασία. Ισχυρίζεται πως οι άνθρωποι και τα διαστημόπλοια πιθανότητα δεν θα μπορούν να τις διασχίσουν. Απαιτείται μια πηγή αρνητικής ενέργειας για να διατηρηθεί η σκουληκότρυπα ανοιχτή, και δεν ξέρουμε πως μπορούμε να πετύχουμε κάτι τέτοιο. Η δημιουργία μιας σκουληκότρυπας που θα παραμένει σταθερή φαίνεται (προς το παρόν) εξωπραγματική.

Παρ’ όλα αυτά, οι σκουληκότρυπες – είτε μπορούμε να τις διασχίσουμε είτε όχι – είναι ένα από τα πιο ενδιαφέροντα θεωρητικά φυσικά φαινόμενα για μελέτη. Μπορεί να μην έχουν ανιχνευθεί, σύμφωνα όμως με την θεωρία είναι δυνατή η ύπαρξή τους. 

Στην εργασία τους οι Stojkovic και Dai επικεντρώνονται στο πως θα μπορούσαμε να εντοπίσουμε μια σκουληκότρυπα αναζητώντας διαταραχές στην τροχιά του άστρου S2, που περιφέρεται γύρω από τον Τοξότη A*.

Ενώ οι σημερινές τεχνικές παρακολούθησης δεν είναι ακόμα αρκετά ακριβείς για να αποκαλύψουν την παρουσία μια σκουληκότρυπας, οι Stojkovic και Dai υποστηρίζουν ότι η συλλογή δεδομένων για το S2 για ένα μεγαλύτερο χρονικό διάστημα ή η ανάπτυξη τεχνικών για την ακριβέστερη παρακολούθηση της κίνησης, θα καθιστούσε δυνατή μια τέτοια ανίχνευση. Κι αυτό θα μπορούσε να συμβεί στα επόμενα δέκα με είκοσι χρόνια από σήμερα.

Ωστόσο, ακόμα κι αν με τον έναν ή τον άλλο τρόπο ανιχνεύσουμε διαταραχές στην τροχιά του S2, δεν θα μπορούμε να τις αποδώσουμε με βεβαιότητα σε μια σκουληκότρυπα. Θα μπορούσε πιθανόν να υπάρχει κάποια άλλη αιτία στην δική μας πλευρά που διαταράσσει την κίνηση αυτού του άστρου.
Αν και η εργασία επικεντρώνεται στις διαπερατές σκουληκότρυπες, η μέθοδος θα μπορούσε να δείχνει την παρουσία και μη διαπερατής σκουληκότρυπας. Διότι σύμφωνα με τον Stojkovic η επίδραση της βαρύτητας γίνεται αισθητή και στις δυο πλευρές της σκουληκότρυπας, είτε αυτές διασχίζονται από αντικείμενα είτε όχι.

πηγή: http://www.buffalo.edu/news/releases/2019/10/035.html

ΖΗΝΩΝ  ΠΑΠΑΖΑΧΟΣ