Физик из РУДН показал, как описать форму любой симметричной червоточины — черной дыры, которая теоретически может быть порталом между двумя точками в пространстве-времени — на основе ее волнового спектра. Исследование поможет изучить физику кротовых нор и точнее определить их физические характеристики. Статья опубликована в журнале Physics Letters B. 

На практике физики могут наблюдать только непрямые свойства кротовых нор, такие как красное смещение. Роман Конопля, научный сотрудник из Института гравитации и космологии РУДН, использовал квантово-механические и гравитационные допущения и показал, что форму и массу червоточины можно рассчитать на основе значения красного смещения и диапазона гравитационных волн на высоких частотах.

Сегодня ученые в основном имеют дело с прямыми задачами: они берут геометрию компактного объекта, вычисляют его диапазон (набор частот, на которых кротовая нора излучает гравитационные волны), а затем сравнивают данные с экспериментальными результатами. После этого решают, совпадают ли наблюдаемые значения с теми, что предсказаны теоретически. Конопля предлагает решение противоположной проблемы: он определил форму объекта на основе его видимого спектра.

Физик взял математическую модель сферически симметричной червоточины Морриса — Торна (тип черной дыры, соединяющей две точки в пространстве-времени и теоретически позволяющей перемещаться между ними). Затем он применилсуществующую математическую модель для описания самого узкого участка между входом и выходом кротовой норы. Сначала он математически описал, как форма любой симметричной червоточины может определяться на основе ее волнового диапазона, и решил так называемую противоположную проблему в общих терминах. Затем, используя квантово-механическое приближение, Конопля установил уравнение для вычисления геометрической формы конкретного случая — кротовой норы.

«В общих чертах: квантово-механический подход приводит ко многим решениям для геометрии червоточины. Наша работа может быть расширена несколькими способами. Во-первых, во избежание длительных формулировок мы рассматриваем только электромагнитные поля. В нашей дальнейшей работе можем изучить другие поля, пользуясь тем же подходом. Наши результаты можно применить и к вращающимся кротовым норам, если они достаточно симметричны», — объясняет Конопля.