2008.01.26. - Ho­gyan ke­res­sünk fé­reg­lyu­ka­kat?

Fe­ke­te lyu­ka­kat ma­nap­ság már "könnyű" ta­lál­ni, hi­szen gra­vi­tá­ci­ós ha­tá­su­kon kí­vül egyéb je­lek­kel - pél­dá­ul ki­fú­vá­sok, akk­ré­ci­ós ko­ron­gok - is el­árul­ják ma­gu­kat. De ho­gyan is­mer­jük fel a fé­reg­lyu­ka­kat?

Bár a fe­ke­te lyu­kak lé­te­zé­sé­nek le­he­tő­sé­ge már Lap­lace mun­ká­i­ban (Ex­po­sit­i­on du Sys­te­me du Monde, II. 305 [1789]; All­ge­mei­ne geo­gra­p­his­che Ep­he­me­ri­den, 603 [1799], ma­gyar for­dí­tá­sa: Fi­zi­ka 1978, 273. o.) is fel­me­rült, né­hány év­ti­zed­del ez­előt­tig ezek az eg­zo­ti­kus ob­jek­tu­mok csu­pán el­mé­le­ti fi­zi­ku­sok szűk kö­ré­nek ma­te­ma­ti­kai "já­ték­sze­rei" vol­tak. Az ész­le­lé­si és de­tek­tá­lá­si tech­ni­kák ro­ha­mos fej­lő­dé­sé­nek kö­szön­he­tő­en azon­ban ma már ál­ta­lá­no­san el­fo­ga­dott, hogy sok ga­la­xis köz­pont­já­ban több mil­lió nap­tö­me­gű fe­ke­te lyuk fog­lal he­lyet, il­let­ve az, hogy bi­zo­nyos tö­meg­ha­tár fe­let­ti csil­la­gok fej­lő­dé­sé­nek vég­ál­lo­má­sa is ilyen - igaz, az előb­bi­nél magy­ság­ren­dek­kel ki­sebb tö­me­gű - ob­jek­tum. A fe­ke­te lyu­kak a kör­nye­ze­tük­re gya­ko­rolt gra­vi­tá­ci­ós ha­tá­suk, az ál­ta­luk ger­je­szett ré­szecs­ke­su­gár­zá­sok, anyag­ki­fú­vá­sok (jet-ek), il­let­ve a kö­rü­löt­tük lé­vő anyag­be­fo­gá­si ko­ron­gok ré­vén is­mer­he­tők fel.

Fé­reg­lyuk, aho­gyan a leg­több (tu­do­má­nyos) fan­tasz­ti­kus film­ben el­kép­ze­lik.
[www.​uni​vers​etod​ay.​com]

A fé­reg­lyu­kak a fe­ke­te lyu­kak­hoz ha­son­ló­an szin­tén az ál­ta­lá­nos re­la­ti­vi­tás el­mé­le­té­ből kö­vet­ke­ző ma­te­ma­ti­kai (to­po­ló­gi­ai) ob­jek­tu­mok, me­lyek a tér­idő két, ese­ten­ként egy­más­tól tá­vo­li pont­ját kö­tik össze alag­út­sze­rű­en. Az el­kép­ze­lés Her­mann Weyl né­met ma­te­ma­ti­kus­tól, míg az el­ne­ve­zés John Whe­eler ame­ri­kai fi­zi­kus­tól szár­ma­zik, s azon az ana­ló­gi­án alap­szik, hogy egy fé­reg (ku­kac) is je­len­tő­sen le­rö­vi­dít­he­ti út­ját egy al­ma két pont­ja kö­zött, ha nem az al­ma fe­lü­le­tén jut el A-ból B-be, ha­nem át­rág­ja ma­gát a gyü­möl­csön. A fé­reg­lyuk szá­jai kö­ze­lé­ben a tér­idő el­kezd gör­bül­ni, a ma­xi­má­lis gör­bü­le­tet a szá­ja­kat össze­ke­tő to­rok­ban éri el. A fé­reg­lyu­kak­nak több faj­tá­ja kép­zel­he­tő el. Össze­köt­he­tik ugyan­an­nak az uni­ver­zum­nak két pont­ját, de funk­ci­o­nál­hat­nak két pár­hu­za­mos uni­ver­zum kö­zöt­ti "ka­pu­ként" is. Ez utób­bi­a­kat gyak­ran Sch­warz­schild-fé­le fé­reg­lyu­kak­nak vagy Eins­tein-Ro­s­en hi­dak­nak is hív­ják. Ha a fé­reg­lyuk át­jár­ha­tó (tra­ver­sab­le), ak­kor a tor­kon ke­resz­tül anyag jut­hat át az egyik száj­ból a má­sik­ba. A leg­több, az át­jár­ha­tó­sá­got meg­en­ge­dő ma­te­ma­ti­kai meg­ol­dás fel­té­te­le egy hi­po­te­ti­kus anyag­for­ma (exo­tic mat­ter) lé­te­zé­se is a to­rok köz­vet­len kör­nye­ze­té­ben, amely­nek ne­ga­tív az ener­gia­sű­rű­sé­ge.

A fe­ke­te lyu­kak­tól el­té­rő­en a fé­reg­lyu­kak lé­te­zé­sé­re ma még nincs ész­le­lé­si bi­zo­nyí­ték. Ale­xan­der Shat­s­kiy, a moszk­vai Le­be­gyev Fi­zi­kai In­té­zet mun­ka­tár­sa fel­vá­zolt egy el­kép­ze­lést, ho­gyan le­het­ne ezen ob­jek­tu­mok ha­tá­sát meg­fi­gyel­ni, il­let­ve ho­gyan le­het­ne meg­kü­lön­böz­tet­ni őket a fe­ke­te lyu­kak­tól.

A fé­reg­lyu­kak a tér­idő két, egy­más­tól egyéb­ként tá­vo­li A és B pont­ját köt­he­tik össze.
[www.​uni​vers​etod​ay.​com nyo­mán]

A fé­reg­lyu­kak leg­jel­lem­zőbb ré­sze az át­já­ró, a to­rok, mely­nek kö­ze­lé­ben a tér­idő gör­bü­le­te na­gyon nagy, el­éri a ha­son­ló tö­me­gű fe­ke­te lyu­kak ún. ese­mény­ho­ri­zont­ja kö­rü­li gör­bü­le­tét. Az ese­mény­ho­ri­zont az a ha­tár egy fe­ke­te lyuk kö­rül, ame­lyen be­lü­li ese­mé­nyek már nin­cse­nek ha­tás­sal a kül­vi­lág­ra. Az ese­mény­ho­ri­zon­ton be­lül­ről in­dult fény­su­gár so­ha nem tud ki­jut­ni on­nan, il­let­ve az ese­mény­ho­ri­zon­tot kí­vül­ről át­lé­pő dol­gok vég­leg el­vesz­nek a kül­vi­lág szá­má­ra. A fe­ke­te lyuk és a fé­reg­lyuk kö­zöt­ti leg­fon­to­sabb kü­lönb­ség, hogy az utób­bi­nak nincs ese­mény­ho­ri­zont­ja.

Ha anya­gi ré­szecs­kék át tud­nak jut­ni a fé­reg­lyu­kon, ak­kor a fény, il­let­ve bár­mely elekt­ro­mág­ne­ses su­gár­zás is. Ezen ala­pul Shat­s­kiy mód­sze­re, aki­nek vizs­gá­la­tai sze­rint egy egyen­le­tes fe­lü­le­ti in­ten­zi­tást pro­du­ká­ló for­rás­ból át­ju­tott elekt­ro­mág­ne­ses su­gár­zás in­ten­zi­tá­sá­nak a má­sik ol­da­li száj kö­rül jel­leg­ze­tes szög sze­rin­ti el­osz­lá­sa van. A szé­lén, a fé­reg­lyuk szá­já­nak meg­fe­le­lő tá­vol­ság­nál nagy, a kö­ze­pe fe­lé egy­re csök­ken az in­ten­zi­tás, a cent­rum­ban, az­az a fé­reg­lyuk ten­ge­lyé­ben pe­dig mi­ni­má­lis, füg­get­le­nül a su­gár­zás hul­lám­hosszá­tól. Az­az a meg­fi­gye­lő a fé­reg­lyuk kö­rül egy fény­gyű­rűt lát­hat­na, ami­nek kül­ső szé­le éles, bel­ső szé­le pe­dig fo­ko­za­to­san hal­vá­nyul. A ten­gely irá­nyá­ban át­lát­hat­na a fé­reg­lyu­kon, s akár csil­la­go­kat fi­gyel­het­ne meg az uni­ver­zum nor­mál tar­to­má­nya­i­ból.

Fé­reg­lyu­kon át­ju­tó fo­to­nok szög, il­let­ve a h üt­kö­zé­si pa­ra­mé­ter sze­rin­ti el­osz­lá­sa. Az üt­kö­zé­si pa­ra­mé­ter a fo­ton be­esé­si irá­nyá­nak a fé­reg­lyuk ten­ge­lyé­től mért tá­vol­sá­ga.
[Ale­xan­der Shat­s­kiy]

A fé­reg­lyu­kak ál­tal ge­ne­rált su­gár­zá­si gyű­rűk meg­fi­gye­lé­se ma még nem le­het­sé­ges, eh­hez a ma­i­ak­nál lé­nye­ge­sen jobb fel­bon­tá­sú rá­dió­in­ter­fe­ro­mé­te­rek kel­le­né­nek, me­lyek­kel rész­le­te­sen le­het ta­nul­má­nyoz­ni olyan ext­rém te­rü­le­te­ket, pél­dá­ul ga­la­xis­ma­go­kat, ahol el­ső­sor­ban le­het szá­mí­ta­ni fé­reg­lyu­kak fel­buk­ka­ná­sá­ra.

Ter­mé­sze­te­sen nem sza­bad el­fe­lejt­kez­nünk ar­ról, hogy a fé­reg­lyu­kak lé­te­zé­sé­nek el­mé­le­ti le­he­tő­sé­ge még nem je­len­ti azt, hogy va­ló­já­ban is lé­tez­nek. De ha lé­tez­nek is, va­ló­szí­nű­leg na­gyon in­sta­bil kép­ződ­mé­nyek, így fel­hasz­ná­lá­suk bár­mi­lyen tér- vagy idő­be­li uta­zás­ra egy­elő­re a fik­ci­ók kö­ré­be so­ro­lan­dó ...

For­rás:

• Uni­ver­se To­day 2008.01.21.
• ar­Xiv:0712.2572v1 [ast­ro-ph]