როდესაც ორი ჭიის ხვრელი ერთმანეთს ერწყმის, შესაძლოა, ისინი წარმოქმნიდნენ დრო-სივრცის ჭავლებს, რომლებიც ერთმანეთს ისხლეტენ. ასეთი გრავიტაცული „ექოები“ შეიძლება, მომავლის ინსტრუმენტებმა აღმოაჩინოს, რითაც დამტკიცდება, რომ დრო-სივრცის ეს ჰიპოთეტური ტუნელები მართლაც არსებობს. ამის შესახებ ახალი კვლევა იუწყება.
გრავიტაციული ტალღების ლაზერ-ინტერფერომეტრულმა ობსერვატორიამ (LIGO) დრო-სივრცის ჭავლები უკვე დააფიქსირა, რასაც გრავიტაციული ტალღები უწოდეს. ისინი წარმოქმნილია შავი ხვრელების შეჯახების შედეგად. ამ ტალღების აღმომჩენ მეცნიერებს 2017 წელს ნობელის პრემია გადაეცათ.
LIGO-ს აღმოჩენამ შავ ხვრელთა არსებობას კიდევ ერთი მტკიცებულება შემატა, თუმცა ეს ეგზოტიკური ობიექტები მაინც ფლობს თეორეტიკულ პრობლემებს. მაგალითად, სულ უფრო ნათელი ხდება, რომ ისინი შეუთავსებელია კვანტური მექანიკის კანონებთან. ამ პრობლემის გადაჭრის ერთ-ერთი გზა იქნებოდა ფაქტი, რომ შავი ხვრელები სინამდვილეში ჭიის ხვრელები იყოს.
უკან არდაბრუნების წერტილი
შავი ხვრელის ერთ-ერთი უმთავრესი მახასიათებელია მოვლენათა ჰორიზონტი, ანუ დრო-სივრცის რეგიონი, რომლის გადაკვეთის შემდეგაც, უკან გამოქცევა აღარაფერს ძალუძს, სინათლესაც კი. თუკი შავ ხვრელში რაიმეს ჩააგდებთ, იგი სამუდამოდ დაიკარგება. სტივენ ჰოკინგმა აღმოაჩინა, რომ ერთი ფენომენის წყალობით, რომელსაც კვანტურ ტუნელიზაციას (ტუნელის ეფექტი) უწოდებენ,სინამდვილეში შესაძლოა, შავი ხვრელები წარმოქმნიდნენ უმნიშვნელო ოდენობის რადიაციას, რომელსაც ჰოკინგის რადიაცია უწოდეს. ამ რადიაციის გამო, შავი ხვრელები შეიძლება დროთა განმავლობაში აორთქლდნენ კიდეც.
„მაგრამ რაც უკან აღწევს, შემთხვევითია“, აღნიშნავს პენსილვანიის ვილიანოვას უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსი ამბერ სტუვერი. რადიაცია არ შეიცავს არანაირ ცნობას შავ ხვრელში მიმდინარე მოვლენების შესახებ.
„კვანტურ მექანიკაში, თუ თქვენ ყველაფერი იცით რომელიმე კონკრეტული სისტემის შესახებ, თავისუფლად შეგიძლია აღწერო მისი შემადგენელი ნაწილები და მომავალი. მაგრამ ნებისმიერი ინფორმაცია, რომელიც შავ ხვრელში ჩადის, სამუდამოდ იკარგება, მოვლენათა ჰორიზონტი კვანტურ მექანიკასთან თანხმობაში ვრ მოდის“, — აღნიშნავს სტუვერი.
ამ ე. წ. შავი ხვრელის ინფორმაციის პარადოქსის ამოხსნის მიზნით, ზოგიერთი ფიზიკოსი ვარაუდობს, რომ მოვლენათა ჰორიზონტი საერთოდაც არ არსებობს. იმ ხაზის ნაცვლად, რომლის გადაკვეთის შემდეგაც უკან ვეღარაფერი ბრუნდება, შავი ხვრელები შესაძლოა, სინამდვილეში ფლობდნენ ჰიპოთეტიკურ შავ ხვრელთა მსგავს ობიექტებს, რომლებსაც არ აქვთ მოვლენათა ჰორიზონტი. მათ შორის შეიძლება იყოს ბოზონის ვარსკვლავები, გრავასტარები (შავი ხვრელის ალტერნატიული ჰიპოთეტური ობიექტი), სიმების თეორიის ე. წ. ბუსუსებიანი ბურთები და ჭიის ხვრელებიც კი, რომელთა არსებობაც ათწლეულების წინ ალბერტ აინშტაინმა და ნათან როზენმა იწინასარმეტყველეს.
შავ ხვრელთა ორეულები
2016 წელს ჩატარებულ კვლევაში, ფიზიკოსებმა წამოაყენეს ჰიპოთეზა, რომ თუკი ერთმანეთს ორი ჭიის ხვრელი შეეჯახება, მათ უნდა წარმოქმნან ზუსტად იმის მსგავსი გრავიტაციული ტალღები, რომლებსაც შავი ხვრელები წარმოქმნიან შეჯახებისას. სიგნალში არსებული ერთადერთი განსხვავება უნდა იყოს შერწყმის უკანასკნელ ფაზაში, ე. წ. რინგდაუნში, როდესაც ახლად გაერთიანებული შავი ხვრელი ან ჭიის ხვრელი თავის საბოლოო მდგომარეობაში თავსდება.
გამომდინარე იქიდან, რომ ჭიის ხვრელებს მოვლენათა ჰორიზონტი არ აქვთ, გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც ამ ობიექტებს ურტყამენ, უკან უნდა აისხლიტებოდნენ და რინგდაუნის დროს წარმოქმნიდნენ ექოს.
„ამ ობიექტის წიაღი ერთგვარი ღრუა, სადაც გრავიტაციული ტალღები აირეკლება. გრავიტაციული ექოების წარმოქმნა ძალიან არ განსხვავდება ხეობაში წარმოქმნილი ჩეულებრივი ექოს ხმისგან“, — განუცხადეს მკვლევრებმა პორტალ Live Science-ს.
იანვარში, ჟურნალ Physical Review D-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში, ბელგიელ და ესპანელ ფიზიკოსთა ჯგუფმა გააანალიზეს მბრუნავი ჭიის ხვრელები, რომლებიც უფრო რეალისტურია, ვიდრე მათი უძრავი ტიპი. მათ გამოთვალეს, თუ რას შეიძლება ჰგავდეს ორი ჭიის ხვრელის შეჯახების შედეგად წარმოქმნილი გრავიტაციული ტალღის სიგნალი.
იმის გამო, რომ რინგდაუნის ფაზაში სიგნალის სიძლიერე ეცემა, მისი ეს მონაკვეთი ძალიან სუსტი უნდა იყოს იმისათვის, რათა LIGO-ს ამჟამინდელმა კონფიგურაციამ დააფიქსიროს. მაგრამ სიტუაცია შეიძლება მომავალში შეიცვალოს, რადგან მკვლევრები აქტიურად აგრძელებენ ინსტრუმენტთა დახვეწა-გაუმჯობესებას.
ასტროფიზიკოსი ამბერ სტუვერი დარწმუნებულია, რომ მომავალში აუცილებლად შეძლებენ რინგდაუნის ფაზაში წარმოქმნილი ექოების დაფიქსირებას.
უნა აღინიშნოს, რომ ამ ეტაპზე, ჭიის ხვრელები უფრო სამეცნიერო ფანტასტიკის სფეროა, ვიდრე მეცნიერების. მათ ხშირად იყენებენ წიგნებსა და ფილმებში, როგორც გალაქტიკათა დამაკავშირებელ მაგისტრალებს. იმისათვის, რათა ჭიის ხვრელებზე საუბარი სერიოზულად ჩაითვალოს, საჭიროა რაღაც უცნობი, ეგზოტიკური მატერია, რომელიც მათ გახსნილობას უზრუნველყოფს.
გასული წლის დეკემბერში, ფიზიკოსებმა წამოაყენეს თეორია ჭიის ხვრელის შესახებ, რომელსაც სულაც არ სჭირდება ეგზოტიკური მატერია. მაგრამ ყველა სხვა ჭიის ხვრელის მსგავსად, ისინიც ძლიერ სპეკულაციურია.
„მეორე მხრივ, ექოების დაფიქსირებას დრამატული მნიშვნელობა ექნება ფიზიკაში. გამომდინარე იქიდან, რომ ნამდვილი ექსპერიმენტული ტესტი მალე იქნება ხელმისაწვდომი, მათი კვლევა ნამდვილად ღირს“, — აცხადებს მკვლევართა ჯგუფი.
„დროა სერიოზულად დავუშვათ იმის შესაძლებლობა, რომ არსებობს შავი ხვრელებივით მასიური და კომპაქტური ობიექტებიც. ეს ერთ-ერთი ყველაზე ამაღელვებელი რამ არის, რისი გარკვევაც გრავიტაციული ტალღებით შეგვიძლია“, — აღნიშნავს ლისაბონის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი ვიქტორ კარდოზუ, რომელიც 2016 წელს ჩართული იყო უძრავი ჭიის ხვრელების კვლევაში.
მომზადებულია Live Science-ისა და space.com-ის მიხედვით.
