Záhadné záření přivádí opavské fyziky k úvahám o paralelních vesmírech

Tisková zpráva z 7. ledna 2022

Doposud nevysvětlené záření

Vědci z Fyzikálního ústavu v Opavě v průběhu posledních let vyhodnocují oscilace rentgenového záření v okolí černých děr, které mj. pomohlo k určení hmotnosti jedné ze superhmotných děr. Podrobná analýza tohoto záření poukazuje na skutečnost, že u nejhmotnějších pozorovaných objektů se pozorované frekvence oscilací tohoto záření významně liší od toho, co vědci předpokládají na základě modelů, jež velmi dobře korespondují se stejným typem oscilací záření u pozorovaných černých děr vzniklých z masivních hvězd.

„Sledujeme dvojí oscilace, které se projevují v discích hmoty rotující okolo černých děr. Záření z těchto akrečních disků uniká velmi blízko tzv. horizontu událostí, tedy zóny, odkud už není návratu. Zajímavé je, že dvojí oscilace probíhají na frekvencích, které mají celočíselný poměr, nejčastěji 3:2,“ popisuje velice zajímavé vlastnosti tohoto záření Jaroslav Vrba z Fyzikálního ústavu v Opavě, spoluautor jedné z vědeckých prací. Dodává, že takové záření se dá dobře vysvětlit u malých černých děr, tzv. mikrokvazarů, ale u větších černých děr není toto vysvětlení zcela přesné. Hledají se tedy alternativní typy objektů, na které by byl tento fyzikální model založený na pohybu zářící horké hmoty kolem černé díry aplikovatelný, a jedním z velice pravděpodobných vysvětlení je výskyt červí díry.

Červí díry i bez exotické látky?

Pojem „červí díra“ označuje hypotetickou zkratku mezi dvěma místy v zakřiveném prostoročase. Jako první jej popsali Albert Einstein (1879–1955) a Nathan Rosen (1909–1995) ve své vědecké práci již v roce 1935. Odborně se tedy také nazývá „Einsteinův-Rosenův most“. Je ale vůbec možné, aby tyto doposud jen teoreticky popsané zkratky ve vesmíru nebo brány do paralelních vesmírů byly reálnými kosmickými objekty? Již dříve vědci z opavské univerzity přišli na to, jak by se daly opticky odhalit, a nově studované záhadné záření by mohlo být další indicií k jejich detekci. Ve spolupráci se zahraničními vědci z Ruska a Brazílie přišli opavští fyzikové (Konoplya, Churilová, Stuchlík a Židenko) také na to, že existence stabilní červí díry nevyžaduje ani žádné exotické, zatím neobjevené látky.

„Dlouhá léta jsme si mysleli, že k udržení stabilního hrdla červí díry je zapotřebí exotická látka, jejíž vlastnosti se příčí běžné zkušenosti – látka s repulzivní (negativní) gravitací. Uvažovali jsme ale o červí díře jako o důsledku mimořádně silných gravitačních jevů popsaných alternativní gravitací. Naše novější studie ovšem počítají s tím, že červí díry mají také elektrický náboj a magnetické pole, a právě zohlednění silného elektromagnetického pole nám nabízí existenci stabilních červích děr za přítomnosti běžných forem látky ve vesmíru – tedy té, ze které jsou složeny hvězdy, planety, ale i my,“ popisuje prof. Zdeněk Stuchlík, spoluautor nové vědecké práce o červích dírách. Doplňuje, že nové výsledky vycházejí z řešení nalezených pro kombinaci Einsteinových rovnic popisujících gravitaci s rovnicemi popisujícími elektromagnetické pole a nabité elementární částice, vytvořenými legendárními vědci Jamesem Maxwellem (1831–1879) a Paulem Diracem (1902–1984).

Zkratka ve vesmíru nebo do paralelního vesmíru?

Pochopitelně se vzápětí nabízí otázka, co červí díra vlastně spojuje. Teoreticky může být červí díra nejen zkratkou propojující dvě vzdálená místa v jednom vesmíru, ale dokonce spojnicí mezi dvěma různými vesmíry. „Pokud budeme vycházet čistě z vědeckého modelování, vyjde nám, že červí díra může mít tzv. symetrickou nebo asymetrickou geometrii. V případě té symetrické je to spojnice mezi dvěma body v našem vesmíru. V tom druhém, zajímavějším případě se na druhém konci mostu se může nacházet paralelní vesmír. Doposud jsme si mysleli, že paralelní vesmír z fyzikálních důvodů pozorovat nemůžeme, protože informace z něho musí cestovat nadsvětelnou rychlostí – která, jak víme, je standardně nedosažitelná. Námi diskutované nové modely zohledňující jak gravitaci, tak elektromagnetické pole nám ukazují, že asymetrická červí díra by mohla být právě mostem k vesmíru s jinými vlastnostmi, například ve smyslu tzv. strunových teorií,“ vysvětluje Stuchlík. Dodává ale, že v takovém paralelním vesmíru nenajdeme naše druhé já žijící jiným životem (jak popisuje teorie mnohovesmíru), jde o úplně nezávislý vesmír, v němž budou jen trošičku odlišné fyzikální vlastnosti hmoty oproti našemu vesmíru.

Nové studie tedy přinášejí možnost vzniku stabilních červích děr ze stavebních kamenů, které máme ve vesmíru běžně dostupné. Dala by se taková červí díra vytvořit i uměle, například v laboratoři? „Bohužel na laboratorní vytvoření takové červí díry na Zemi zatím nemáme dostatek energie: Konstrukce takových objektů vyžaduje energie, které se nacházejí v centrech velkých galaxií. Bavíme se tu o energii přibližně 100miliardkrát větší, než jakou disponuje naše Slunce,“ uzavírá Stuchlík.

Kontakty a další informace

prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc.
Ředitel Fyzikálního ústavu SU v Opavě
Email: zdenek.stuchlik@physics.slu.cz

Mgr. Jaroslav Vrba, Ph.D.
Vědecký pracovník Fyzikálního ústavu SU v Opavě
Email: jaroslav.vrba@physics.slu.cz
Telefon: +420 605 484 525

Bc. Petr Horálek
PR výstupů evropských projektů FÚ SU v Opavě
Email: petr.horalek@slu.cz
Telefon: +420 732 826 853

doc. RNDr. Gabriel Török, Ph.D.
Garant evropského projektu HR Award
Email: gabriel.torok@physics.cz
Telefon: +420 737 928 755

Mgr. Debora Lančová
Fyzikální ústav SU v Opavě
Email: debora.lancova@physics.slu.cz
Telefon: +420 776 072 756

Bc. Klára Jančíková
Sekretariát Fyzikálního ústavu v Opavě
Email: klara.jancikova@slu.cz
Telefon: +420 553 684 267

 

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Epicyclic orbits in the field of Einstein-Dirac-Maxwell traversable wormholes applied to the quasiperiodic oscillations observed in microquasars and active galactic nuclei
[2] Wormholes without exotic matter: quasinormal modes, echoes and shadows