Группа ученых из Канады с помощью компьютерного моделирования выяснила, что происходит с материей, когда она попадает в одно из "отверстий" проходимой кротовой норы. В своей статье исследователи описали внутренние процессы червоточин и рассчитали скорость, с которой вещество выбрасывается из другого "отверстия".
Кротовые норы, или червоточины, — это гипотетические туннели, соединяющие две точки в пространстве-времени через "горловину". Обычно они представляются в виде трехмерной трубы в изогнутом двумерном пространстве. Идея о существовании таких туннелей, позволяющих мгновенно перемещаться на огромные расстояния, была впервые предложена Альбертом Эйнштейном и Натаном Розеном в 1935 году.
Кротовые норы не противоречат общей теории относительности и предсказываются некоторыми космологическими теориями. Однако до сих пор ученым не удалось найти реальные примеры таких объектов. Это связано с тем, что кротовые норы требуют сложной геометрии пространства-времени, для существования которой нужна либо альтернативная теория гравитации, либо экзотическая материя с отрицательной плотностью энергии. Такая материя создает сильное гравитационное отталкивание, препятствуя "схлопыванию" червоточины.
Считается, что кротовые норы могут напоминать черные дыры, так как обладают сильной гравитацией и искривляют пространство. Вокруг них должны наблюдаться такие же искажения пространства-времени, и материя тоже может падать внутрь. Однако кротовые норы отличаются тем, что, в отличие от черных дыр, у них нет горизонта событий, за пределы которого ничего не может выбраться.
Существует предположение о двух типах кротовых нор: непроходимых и проходимых. Непроходимые норы внешне похожи на черные дыры, но внутри них нет сингулярности — бесконечной плотности материи, уничтожающей все, что попадает внутрь. Эти норы должны разрушаться слишком быстро. Проходимые кротовые норы можно пересекать в обе стороны, и они должны быть заполнены экзотической материей.
Канадские астрофизики под руководством Лучано Комби (Luciano Combi) из Института теоретической физики смоделировали внутренние процессы червоточин, чтобы понять, что происходит с материей, попадающей в одно из "отверстий" проходимой кротовой норы. Они построили модель на основе аналогичных процессов, происходящих в черных дырах. Результаты исследования опубликованы на сайте arXiv.
Модель предполагает, что вокруг одного из входов в кротовую нору вращается диск плазмы, похожий на аккреционный диск вокруг черной дыры, приводимый в движение магниторотационной неустойчивостью. Когда плазма попадает в "отверстие" кротовой норы, она оседает в "горловине" и образует горячее вращающееся облако — своеобразное плазменное торнадо. Это облако действует как двигатель, в котором газ накапливается в центре, рассеивает энергию и направляет умеренно "релятивистский тепловой ветер" в другое "отверстие". Модель показала, что этот "ветер" будет выходить из другого конца червоточины со скоростью 200 миллионов километров в час или даже быстрее, если червоточина достигает значительных размеров.