Čeští astrofyzici pátrají po červích dírách. Přišli na to, jak je rozeznat

„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. Teoreticky může být červí díra nejen zkratkou propojující dvě vzdálená místa v jednom vesmíru, ale dokonce spojnicí mezi dvěma různými vesmíry,” uvedl astronom Petr Horálek, který má na starosti informování o projektech Fyzikálního ústavu Slezské univerzity v Opavě.

Einsteinova obecná teorie relativity popisuje červí díru jako propojení dvou zakřivených prostoročasů, jejichž spojení vytváří exotická hmota s takzvanou negativní hustotou energie.

Když astronomové v dubnu roku 2019 poprvé publikovali snímek černé díry v centru galaxie M87, potvrdilo se, že uprostřed galaxií se vyskytují supermasivní černé díry a znamenalo to i obrovský skok ve výzkumu dalších doposud jen hypotetických kosmických objektů – včetně červích děr.

Poslední dobou se tak vědci zaměřují i na popis toho, jak by taková červí díra vypadala z pohledu vzdáleného pozorovatele, tedy při pozorování ze Země.

A po spuštění projektu EHT (Event Horizon Telescope) se podle Horálka skutečně ukazuje, že bychom existenci červích děr mohli jednou provždy potvrdit, nebo vyvrátit.

Do pátrání po červích dírách se pustil tým s Maciekem Wielgusem z Harvardovy univerzity v USA, Markem Abramowiczem z Fyzikálního ústavu Slezské univerzity, Jiřím Horákem z Astronomického ústavu AV ČR a Fredericem Vincentem z Pařížské observatoře.

Zaměřili se na výzkum tzv. fotonového prstence – nestabilní kruhové zóny tvořené z částic světla, tedy fotonů, zachycených v okolí extrémně hmotných objektů. Velikost a tvar prstence závisí jen na vlastnostech prostoročasu okolo svého centrálního tělesa.

Astrofyzici se tak začali zabývat tím, jak by se prstenec jevil, kdybychom na místě centrálního tělesa měli právě hypotetickou červí díru. V rámci své studie zkoumali, jak by vypadal obraz, který má EHT v rámci pátrání po červích dírách získat.

„Z naší práce také vyplývá, že za určitých podmínek by mohl pozorovatel ze Země vidět hned dva fotonové prstence,” doplnil Abramowicz.

Jeden podle něj ze „své“ strany vesmíru, v okolí „svého“ konce červí díry, a druhý z opačného konce. Podstatným momentem by pak mohlo být, kdyby fotony z „naší“ strany červí dírou procestovaly ve směru na její opačný konec – avšak díky tomu, že by neměly dostatečnou energii, by se „odrazily“ zpět. Tím by ztratily poměrně dost energie a bylo by možné je jasně odlišit.

Navíc by díky rozdílné velikosti fotonového prstence na druhém konci červí díry měla jejich světelná stopa jiný tvar. Pokud bychom tyto fotony byli schopní pozorovat, mohli bychom podle opavského ústavu nejen potvrdit existenci červích děr, ale rovnou se dozvědět zajímavé informace o vesmíru na druhém konci červí díry.

Letos by se do sítě přístrojů v projektu EHT měly připojit další dvě stanice: síť radioteleskopů NOEMA ve Francii a 12metrový radioteleskop ARO na observatoři Kitt Peak v Arizoně.

V budoucnu je ve hře umístění radioteleskopu na oběžnou dráhu kolem Země, či dokonce na povrch Měsíce.