Сильнее, чем столкновение черных дыр: что произойдет при взрыве сверхсветового варп-двигателя
В научно-фантастической литературе можно часто встретить упоминание так называемых варп-двигателей, которые помогают звездолетам преодолевать межзвездные расстояния за короткое время, «искривляя» («свертывая и протыкая») пространство. Однако теоретические размышления по поводу этих гипотетических устройств можно встретить даже в науке, и самый известный пример — идея мексиканского физика Мигеля Алькубьерре «Пузырь Алькубьерре». Но в новом исследовании ученые пошли еще дальше: они решили порассуждать на тему того, что произойдет с пространством-временем в случае коллапса сверхсветового двигателя.
Если предположить, что космические корабли используют варп-двигатели, то их можно было бы обнаружить по едва заметным колебаниям пространства-времени — «гравитационным волнам». Последние распространяются в пространстве со скоростью света, но имеют настолько малую величину, что их очень сложно зарегистрировать. Как следует из общей теории относительности, эти волны образуются при движении массивных тел с переменным ускорением. И чем больше масса тела, тем сильнее оно искривляет пространство и тем сильнее его гравитационный эффект.
Кроме того, теория предполагает, что, ускоряясь, массивные объекты заставляют пространство как бы «звенеть» гравитационными волнами. Но уловить на Земле эту «рябь» можно лишь в том случае, если этот объект обладает очень большой массой, например, как черная дыра или нейтронные звезды, которые сталкиваются между собой и порождают мощный взрыв.
Между тем команда из Лондонского университета королевы Марии, Кардиффского университета, Потсдамского университета и Института гравитационной физики имени Макса Планка убеждена, что гипотетические варп-двигатели тоже могут порождать гравитационные волны, особенно если выходят из строя.
«Несмотря на то, что варп-двигатели являются чисто теоретическими, они имеют четкое описание в общей теории относительности Эйнштейна, и поэтому численное моделирование позволяет нам исследовать влияние, которое они могут оказывать на пространство-время в виде гравитационных волн», — полагает руководитель группы исследователей Кэти Клаф из Лондонского университета королевы Марии.
В специальной теории относительности, которая была разработана Эйнштейном на основе ОТО, отмечается, что тело, обладающее массой, не может двигаться быстрее скорости света. А значит, необходимо представить какие-то обстоятельства, которые бы допускали перемещение объекта со сверхсветовой скоростью, но не нарушали это правило.
К примеру, в «Звездном пути» с такой скоростью перемещается звездолет «Энтерпрайз» — крейсер NX класса. В этом ему помогает экзотическая материя с отрицательной массой. Вокруг корабля создается «варп-пузырь», который сжимает пространство-время перед «Энтерпрайзом», а позади него — наоборот, растягивает. Команда ученых решила смоделировать, что произойдет, если пузырь «лопнет». И выяснили, что в таком случае всплеск гравитационных волн был бы даже более высокой частоты, чем пульсации, возникающих при столкновении и слиянии нейтронных звезд или двойных черных дыр.
Впрочем, вполне вероятно, что это событие, несмотря на его силу, не смогли бы обнаружить детекторы гравитационных волн, такие как, например, обсерватория LIGO. Однако в будущем интерферометры могут быть способны регистрировать такие всплески, считают авторы статьи.
Они также высказали предположение, что «коллапсирующий» варп-двигатель будет испускать чередующиеся волны «материи с отрицательной энергией», а затем — волны с положительной энергией. Если обе эти волны будут взаимодействовать с обычной материей, то это предоставит еще один способ поиска вышедших из строя варп-двигателей.
Впрочем, как пояснили ученые, пока это всего лишь предположения, которые хотя и обоснованы математически, но на данный момент никаких реальных доказательств того, что такие двигатели в принципе способны существовать, нет.
