Фантомное свечение: тень кротовой норы ярче, чем у чёрной дыры ✦
Учёные смоделировали, как выглядит аккреционный поток вокруг кротовой норы Эллиса–Бронникова и чёрной дыры Шварцшильда. Оба объекта дают тёмную центральную тень и яркое фотонное кольцо, но у кротовой норы они оказались заметно ярче. Причина в отсутствии горизонта событий: излучение вещества за горловиной свободно достигает наблюдателя. Любопытно, что симулированные изображения обоих объектов неплохо согласуются с реальными снимками тени сверхмассивной чёрной дыры M87*, полученными Телескопом горизонта событий.
В 2019 году снимок тени M87* стал сенсацией: впервые человечество увидело очертания чёрной дыры, предсказанной Шварцшильдом и обросшей мифами. Но что, если этот светящийся полумесяц — автопортрет не абсолютной бездны, а космического портала? Кротовые норы, гипотетические мосты сквозь искривлённое пространство-время, названные Джоном Уилером, долго кочевали по страницам фантастики. Теперь они проходят строгий экзамен общей теории относительности.
Представьте два световых колодца. Один — чёрная дыра: обрывается горизонтом, где любой свет исчезает навсегда. Второй — кротовая нора Эллиса-Бронникова: её горловина прозрачна, как незамутнённое стекло, сквозь которое сочится излучение материи с обратной стороны, действуя словно гравитационная линза, вывернутая наизнанку. Именно это призрачное свечение делает её фотометрический портрет ярче: центральное затемнение мельче, а фотонное кольцо пылает интенсивнее. Численно: отношение максимальной яркости к минимальной у кротовой норы ~2.8 против ~1.9 у шварцшильдовской дыры, а диаметр кольца чуть шире — 45 микросекунд дуги вместо 42. Каждый фотон, делая полный оборот вокруг горловины, приходит к нам с запозданием — словно эхо из прошлого самой системы, накладывая изображения разных эпох аккреционного диска друг на друга.
Ключ к такому поведению — формула метрической функции, управляющая гравитационным красным смещением и ходом лучей: $$ f(R) = \frac{2M}{\ell}\left(\tan^{-1}\frac{R}{\ell} - \frac{\pi}{2}\right) $$ Она определяет, насколько свет теряет энергию, выбираясь из гравитационного колодца. У чёрной дыры горизонт обрезает часть траекторий, а у кротовой норы — нет, и фотоны, многократно обогнув горловину, приходят к наблюдателю с меньшими потерями.
Сегодня различить две модели невозможно — данные Телескопа горизонта событий укладываются в обе картины. Но это не тупик, а вызов. Будущие космические интерферометры, такие как Black Hole Explorer, доберутся до деталей фотонного кольца с разрешением в единицы микросекунд. Возможно, тогда мы впервые увидим свет, прошедший сквозь космический мост. Пока же кротовая нора остаётся квазаром-призраком: прячется в данных, имитируя обычную чёрную дыру, и тем самым подталкивает искать физику за пределами Стандартной модели — не исключено, что центральные машины активных ядер галактик вовсе не бездонные колодцы, а распахнутые окна в иные миры.
🎯 Кротовая нора Эллиса-Бронникова, открытая в 1973 году, в другой вселенной обладает отрицательной массой — экзотическая деталь, напоминающая, что подобные объекты требуют нарушения классических энергетических условий.
🎬 В фильме «Интерстеллар» герои проходят сквозь кротовую нору, созданную сверхцивилизацией. Реальные модели вроде Эллиса-Бронникова, хоть и страдают от нестабильности, показывают, что научная основа для таких порталов существует.