Universums expansion i något skede av evolutionen beskrivs väl av Friedmann-modellen. Den härrörde från allmän relativitetsteori för hundra år sedan, men den anses fortfarande vara en av de viktigaste och mest relevanta kosmologiska modellerna.
Astrofysiker vid RUDN-universitetet har nu bevisat den teoretiska möjligheten av att det finns korsbara maskhål i Friedmann-universumet. Forskningen är publicerad i tidskriften Universe .
"Ett maskhål är en typ av mycket krökt geometri. Det liknar en tunnel antingen mellan avlägsna områden i samma universum eller mellan olika universum. Sådana strukturer diskuterades först inom ramen för lösningar på gravitationsfältsekvationerna för hundra år sedan. Men maskhål som ansågs då visade sig vara icke-traverserbara även för fotoner – de kunde inte flytta från den ena 'änden av tunneln' till den andra, för att inte tala om att gå tillbaka, säger Kirill Bronnikov, doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper, professor i RUDN University.
"Andra övervägs nu – genomflyttbara maskhål i olika teorier om gravitation och förekomsten av olika typer av materia. Vi undersökte möjliga genomkörbara maskhål i den allmänna relativitetsteorin, som stöds av dammliknande materia," tillade Bronnikov.
Astrofysikerna undersökte en generaliserad form av den berömda Lemaître-Tolman-Bondi-lösningen, som beskriver utvecklingen av sfäriskt symmetriska fördelningar av elektriskt neutralt damm i allmän relativitet. Forskarna generaliserade det till fallet när det finns en extern källa till ett elektriskt eller magnetiskt fält och en kosmologisk konstant som inte är noll. De syftade till att hitta matematiska förhållanden under vilka genomkörbara maskhål skulle kunna existera i en sådan miljö, och sedan ge en kosmologisk förklaring till detta.
Forskarna fick numeriska lösningar som beskriver rörelsen av fotoner genom maskhål som förbinder olika Friedmann-universum eller olika delar av samma universum. Huruvida det kommer att vara möjligt att passera genom ett maskhål beror på parametrarna för dess "ingång" och de initiala förhållandena. Fysikerna generaliserade fallet med ett universum till fallet med flera universum. I det här fallet har "moder"-universum flera "ingångar" till maskhål som förbinder det med "dotter"-universum.
"En laddning på den ena 'polen' leder oundvikligen till en motsatt laddning på den andra. Vid denna andra pol kan det finnas en liknande maskhålsmun, och bortom det ett annat universum och så vidare. Hela bilden kommer att likna Churchkhela, en underbar georgier dessert Vissa av maskhålen kan koppla ihop olika delar av samma universum," förklarade Bronnikov.
"Möjliga observationstecken för sådana föremål, i synnerhet egenskaperna hos den kosmiska mikrovågsbakgrunden och magnetfälten, kan bli föremål för ytterligare forskning. Det är särskilt intressant att jämföra egenskaperna hos våra maskhålsmodeller med de observerade parametrarna för kosmiska tomrum och andra inhomogeniteter i vårt universum," avslutade Bronnikov.
Mer information: Kirill A. Bronnikov et al, Possible Wormholes in a Friedmann Universe, Universe (2023). DOI:10.3390/universe9110465
Tillhandahålls av RUDN University
