AI-рендеринг коллапса варп-пузыря. Фото предоставлено: Кэти Клаф с инструментом искусственного интеллекта pixlr.com
Представьте себе космический корабль, приводимый в движение не двигателями, а сжатием пространства-времени перед ним. Это научная фантастика, да? Ну, не совсем. Физики изучают теоретическую возможность «варп-двигателей» на протяжении десятилетий, и новое исследование, опубликованное в «Открытом журнале астрофизики», идет еще дальше — оно моделирует гравитационные волны, которые такой двигатель мог бы излучать, если бы он вышел из строя.
Варп-двигатели являются одним из основных произведений научной фантастики и, в принципе, могут двигать космические корабли со скоростью, превышающей скорость света. К сожалению, существует множество проблем с практическим строительством, например, необходимость использования экзотического типа материи с отрицательной энергией.
Другие проблемы с метрикой варп-двигателя включают возможность ее использования для создания замкнутых временных кривых, нарушающих причинно-следственную связь, и, с более практической точки зрения, трудность для людей на корабле фактически контролировать и контролировать деактивацию пузыря.
Это новое исследование является результатом сотрудничества специалистов по гравитационной физике из Лондонского университета Королевы Марии, Потсдамского университета, Института гравитационной физики Макса Планка (MPI) в Потсдаме и Кардиффского университета. Хотя он не утверждает, что взломал код варп-двигателя, теоретические последствия «сбоя сдерживания» варп-двигателя исследуются с помощью численного моделирования.
Доктор Кэти Клаф из Лондонского университета королевы Марии, ведущий автор исследования, объясняет: «Хотя варп-двигатели носят чисто теоретический характер, они имеют четкое описание в общей теории относительности Эйнштейна. Поэтому численное моделирование позволяет нам изучить влияние, которое они могут оказать на пространство-время в виде гравитационных волн».
Соавтор Др. Себастьян Хан с факультета физики и астрономии Кардиффского университета добавил: «Мигель Алькубьерре разработал первое решение варп-двигателя во время своей докторской диссертации в Кардиффском университете в 1994 году, а затем работал в MPI в Потсдаме. Поэтому вполне естественно, что мы продолжаем традицию исследований варп-двигателей в эпоху гравитационно-волновой астрономии».
Результаты впечатляют. Коллапс варп-двигателя производит отчетливый всплеск гравитационных волн, пульсацию в пространстве-времени, которую можно обнаружить детекторами гравитационных волн, которые обычно нацелены на слияние черных дыр и нейтронных звезд. В отличие от чирикающих сигналов сливающихся астрофизических объектов, этот сигнал будет коротким высокочастотным всплеском и поэтому не будет обнаружен детекторами тока.
Однако будущие инструменты, работающие на более высоких частотах, смогут это сделать, и хотя такие инструменты еще не получили финансирования, технология их создания существует. Это открывает возможность использовать эти сигналы для поиска доказательств существования технологии варп-двигателя, даже если мы не сможем создать ее самостоятельно.
Доктор Хан отмечает: «В нашем исследовании первоначальная форма пространства-времени — это пузырь деформации, описанный Алькубьерре. Хотя мы продемонстрировали, что будущие детекторы в принципе смогут найти наблюдаемый сигнал, учитывая спекулятивный характер работы, этого недостаточно для продвижения разработки приборов».
В исследовании также рассматривается энергетическая динамика разрушающегося варп-двигателя. В результате этого процесса излучается волна материи с отрицательной энергией, за которой следуют чередующиеся положительные и отрицательные волны. Этот сложный танец приводит к чистому увеличению общей энергии системы и, в принципе, может стать еще одним признаком коллапса, когда исходящие волны взаимодействуют с обычной материей.
Это исследование расширяет границы нашего понимания экзотического пространства-времени и гравитационных волн. Профессор Дитрих комментирует: «Для меня самым важным аспектом исследования является новизна точного моделирования динамики отрицательной энергии пространства-времени и возможность распространения этих методов на физические ситуации, которые могут помочь нам понять эволюцию и происхождение нашей Вселенной. или «Чтобы лучше понять, как избежать сингулярностей в центре черных дыр».
Доктор Клаф добавляет: «Это напоминание о том, что теоретические идеи могут привести нас к исследованию Вселенной новыми способами. Несмотря на то, что мы скептически относимся к тому, что сможем что-то увидеть, я думаю, что это достаточно интересно, чтобы на это взглянуть».
Исследователи хотят изучить, как сигнал меняется в зависимости от различных моделей варп-двигателя, и изучить коллапс пузырей, движущихся со скоростью, превышающей скорость самого света. Скорость варпа, возможно, еще далека, но поиск тайн Вселенной продолжается, моделируя по одному крушению за раз.
Информация от: Королевой Марией, Лондонский университет.
