Dvije crvotočine koje se sudare ne moraju postati jedan veći prolaz kroz svemir. U novim računalnim simulacijama oko njihovih se otvora stvorio zajednički horizont, a njegova se površina zatim smanjila za približno 28 posto. Taj neobičan ishod proizlazi iz svojstava egzotičnog polja koje u modelu održava crvotočine otvorenima.
Nikita M. Shirokov i Ilya Nachevsky u radu objavljenom na arXivu, koji još nije prošao recenziju, pratili su kako bi se ponašali parovi takozvanih Ellis–Bronnikovljevih crvotočina. Riječ je o hipotetskim tunelima kroz prostorvrijeme, a ne o objektima čije je postojanje potvrđeno astronomskim mjerenjima.
Simulacije su dale nekoliko vrlo različitih ishoda. Neki su se parovi privlačili i završili unutar zajedničkog horizonta. Drugi su se odbijali ili prošli blizu jedan drugome pa se razišli, dok su im se otvori naglo širili. Svaki takav susret proizveo je i kratak izboj gravitacijskih valova.
Prohodan tunel ne mora biti stabilan
Crvotočina je matematički opis geometrije koja povezuje odvojena područja prostorvremena. U ovom modelu njezin najuži dio, koji se naziva grlom, drži otvorenim fantomsko skalarno polje. Ono može imati negativnu gustoću energije i time odstupa od ponašanja obične materije.
Takvo polje omogućuje prohodnost, ali ne jamči stabilnost. I mala smetnja može dovesti do urušavanja grla i nastanka crne rupe ili do njegova ubrzanog širenja. Sudbina dvaju bliskih otvora stoga ovisi i o tome koliko brzo mogu stupiti u međudjelovanje prije nego što se svaki zasebno uruši ili počne širiti.
Autori su mijenjali početni razmak, gibanje i predznak skalarnog naboja. Taj naboj nije električni naboj, nego svojstvo polja u matematičkom modelu. Parovi s jednakim predznacima odbijali su se, a oni sa suprotnim predznacima privlačili.
Dva grla ostala su iza zajedničkog horizonta
Pri čeonom sudaru privlačnog para simulacija nije pokazala stapanje dviju crvotočina u jednu. Oba su grla ostala unutar zajedničke zatvorene površine koju su istraživači pratili kao prividni horizont.
To nije isto što i horizont događaja, granica crne rupe iza koje svjetlost ne može pobjeći udaljenom promatraču. Prividni horizont određuje se iz geometrije na pojedinom vremenskom presjeku simulacije. Razlika je osobito važna kada model uključuje polje s negativnom energijom.
Dok je novonastala zatvorena regija gutala fantomsko polje, površina praćenog horizonta smanjivala se. Na prvi pogled to podsjeća na kršenje Hawkingova teorema prema kojem se površina horizonta događaja ne smanjuje. No teorem vrijedi uz određene pretpostavke o energiji, a fantomsko polje u ovoj simulaciji upravo njih narušava. Rezultat stoga nije pobijanje Hawkingova teorema.
Kratak izboj umjesto dugog približavanja
Parovi crnih rupa koji postupno spiralno prilaze jedan drugome stvaraju karakterističan signal gravitacijskih valova kojem rastu frekvencija i amplituda. Modelirane crvotočine nisu opstajale dovoljno dugo za takav razvoj. Njihovi su susreti davali kratke izboje, a oblik i jačina signala ovisili su o putanjama.
Među promatranim bliskim prolascima bilo je i onih koji su oslobodili snažan izboj bez nastanka zajedničkog horizonta. Sam kratak signal ipak ne bi bio dovoljan za prepoznavanje crvotočine: i susreti crnih rupa mogu u određenim okolnostima proizvesti slične izboje.
Za usporedbu s budućim mjerenjima trebat će proširiti i sam model. Istraživanje obuhvaća crvotočine jednakih masa, bez rotacije, koje podupire jedna vrsta fantomskog polja. Autori kao sljedeći korak izdvajaju simulacije rotirajućih crvotočina, koje bi mogle biti stabilnije.
Postoji i ozbiljna prepreka za opažanje ovih konkretnih objekata. Ako su nastali u ranom svemiru, prema modelu brzo bi nestali ili se promijenili, a širenje svemira njihove bi valove rastegnulo na frekvencije daleko ispod područja LIGO-a i planirane misije LISA. Signal u njihovu području zahtijevao bi mnogo kasniji nastanak takvih crvotočina, za koji zasad nije poznat fizički mehanizam.
