Новое исследование моделирует гравитационные волны от отказа варп-двигателя

Впечатление ИИ о коллапсе варп-пузыря. Автор: Katy Clough with AI tool pixlr.com

Представьте себе космический корабль, приводимый в движение не двигателями, а сжатием пространства-времени перед ним. Это область научной фантастики, да? Ну, не совсем. Физики изучают теоретическую возможность «варп-двигателей» на протяжении десятилетий, а новое исследование , опубликованное в «Открытом журнале астрофизики», идет еще дальше — моделируя гравитационные волны, которые такой двигатель может излучать, если он выйдет из строя.

Варп-двигатели являются основой научной фантастики и в принципе могут двигать космические корабли быстрее скорости света. К сожалению, существует множество проблем с их построением на практике, например, требование экзотического типа материи с отрицательной энергией.

Другие проблемы, связанные с метрикой варп-двигателя, включают возможность ее использования для создания замкнутых времяподобных кривых, нарушающих причинно-следственную связь, а также, с более практической точки зрения, трудности для тех, кто находится на корабле, в фактическом управлении и деактивации пузыря.

Это новое исследование является результатом сотрудничества специалистов по гравитационной физике из Лондонского университета Королевы Марии, Потсдамского университета, Института гравитационной физики Макса Планка (MPI) в Потсдаме и Кардиффского университета. Хотя он и не утверждает, что взломал код варп-двигателя, он исследует теоретические последствия «сбоя сдерживания» варп-двигателя с помощью численного моделирования.

Доктор Кэти Клаф из Лондонского университета Королевы Марии, первый автор исследования, объясняет: «Хотя варп-движения являются чисто теоретическими, они имеют четкое описание в общей теории относительности Эйнштейна, и поэтому численное моделирование позволяет нам исследовать влияние, которое они могут оказать на пространство-время в форме гравитационных волн».

Соавтор доктор Себастьян Хан из Школы физики и астрономии Кардиффского университета добавляет: «Мигель Алькубьерре создал первое решение варп-двигателя во время своей докторской диссертации в Кардиффском университете в 1994 году, а затем работал в MPI в Потсдаме. вполне естественно, что мы продолжаем традицию исследования варп-двигателей в эпоху гравитационно-волновой астрономии».

Результаты впечатляют. Коллапс варп-двигателя генерирует отчетливый всплеск гравитационных волн, пульсацию в пространстве-времени, которую можно обнаружить с помощью детекторов гравитационных волн, которые обычно нацелены на слияние черных дыр и нейтронных звезд. В отличие от звуков слияния астрофизических объектов, этот сигнал будет коротким высокочастотным всплеском, и поэтому детекторы тока его не уловят.

Тем не менее, будущие высокочастотные инструменты могут, и хотя такие инструменты еще не получили финансирования, технология их создания существует. Это открывает возможность использования этих сигналов для поиска доказательств существования технологии варп-двигателя, даже если мы не сможем создать ее самостоятельно.

Доктор Хан предупреждает: «В нашем исследовании первоначальная форма пространства-времени представляет собой пузырь деформации, описанный Алькубьерре. Хотя мы смогли продемонстрировать, что наблюдаемый сигнал в принципе может быть обнаружен детекторами будущего, учитывая умозрительный характер работы., этого недостаточно для стимулирования разработки приборов».

Исследование также углубляется в энергетическую динамику разрушающегося варп-двигателя. В результате этого процесса излучается волна отрицательной энергии материи, за которой следуют чередующиеся положительные и отрицательные волны. Этот сложный танец приводит к чистому увеличению общей энергии системы и в принципе может стать еще одним признаком коллапса, если исходящие волны будут взаимодействовать с обычной материей.

Это исследование раздвигает границы нашего понимания экзотического пространства-времени и гравитационных волн. Профессор Дитрих комментирует: «Для меня самым важным аспектом исследования является новизна точного моделирования динамики отрицательной энергии пространства-времени и возможность распространения этих методов на физические ситуации, которые могут помочь нам лучше понять эволюцию и происхождение нашего вселенной или избежание сингулярностей в центре черных дыр».

Доктор Клаф добавляет: «Это напоминание о том, что теоретические идеи могут подтолкнуть нас к исследованию Вселенной новыми способами. Хотя мы скептически относимся к вероятности увидеть что-либо, я думаю, что это достаточно интересно, чтобы на это стоит посмотреть».

Исследователи планируют изучить, как меняется сигнал с различными моделями варп-двигателей, и изучить коллапс пузырей, движущихся со скоростью, превышающей скорость самого света. Скорость варпа, возможно, еще далека, но поиски понимания тайн Вселенной продолжаются, моделируясь по одному крушению за раз.

Больше информации: Katy Clough et al, What no one has seen before: gravitational waveforms from warp drive collapse, The Open Journal of Astrophysics (2024). DOI: 10.33232/001c.121868. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2406.02466

Источник: Queen Mary, University of London