Najdeme červí díry podle jejich stínu? Kredit: CC0 Creative Commons.

Červí díry jsou extrémní časoprostorové zkratky. Jako tunely skrz realitu spojují dva různé body v prostoru nebo i v čase. Pokud existují, tak díky zakřivení časoprostoru mohou propojit místa vzdálená miliardu světelných let nebo třeba jenom pár metrů. Mohly by být tunelem mezi vesmíry a mohly by spojit dva body v různých časech, kdo ví.

Zní to jako čistokrevná science fiction. Jenže červí díry nejsou halucinace, nýbrž představují možné řešení slavné soustavy Einsteinových rovnic gravitačního pole, které představují základ obecné teorie relativity. Jinými slovy, červí díry jsou v souladu s obecnou teorií relativity. Doposud ale není jasné, jestli mohou skutečně existovat. Zatím nikdo žádnou červí díru neviděl.

Rajibul Shaikh. Kredit: R. Shaikh.

Červí díry by měly být oblasti natolik zakřiveného časoprostoru, že se tam světlo nepohybuje rovně. Fotony a lehké částice kosmického materiálu by kroužily kolem červí díry a vytvořily by tím prstenec. Ale fotony, které by se dostaly příliš blízko červí díře, by propadly skrz ní. Výsledkem by byl temný a oblý stín.

Stín červích děr by měl být podobný stínu, jaký vrhají černé díry, včetně naší supermasivní černé díry v centru Mléčné dráhy, jejíž stín se teď astronomové snaží pozorovat. Není to ale snadné, protože stín černé díry není tak velký, i když je černá díra supermasivní. Proto vědci pro pozorování tohoto stínu vytvořili celoplanetární radioteleskop Event Horizon Telescope. V této době analyzují první várku dat, která získali loni.

Fyzik Rajibul Shaikh z institutu Tata Institute of Fundamental Research v indické Bombaji nedávno vypracoval analýzu, podle které mohou určité typy rotujících červích děr vrhat větší a více zakřivený stín v porovnání se stínem černé díry. Když červí díra rotuje vyšší rychlostí, tak by její stín měl vypadat poněkud rozmáčkle, zatímco stín černé díry zůstává víceméně ve tvaru disku. Shaikh je přesvědčený, že bychom pozorováním stínů mohli rozlišovat černé díry od červích děr. Mírně zakřivené a podlouhlé stíny by měly být neklamnou známkou červí zkratky časoprostorem.

Simulovaná červí díra, která vede z německého Tübingenu k písečným dunám u Boulogne sur Mer na severu Francie. Kredit: CorvinZahn / Wikimedia Commons.

Vědci propočítávali stíny rotujících červích děr už dřív. Nebyli moc úspěšní. Podle Shaikha ale přehlíželi efekt „tunelu“ červí díry, který spojuje oba dva její konce. S novými Shaikhovými výpočty prý bude možné červí díry vcelku slušně identifikovat. Jestli skutečně objevíme ve vesmíru červí díry, tak to bude vážně pecka. Nejde jenom o to, že se z vědy stane science-fiction. Také by to byl nepřímý důkaz existence nějaké exotické hmoty anebo doposud neznámých fyzikálních procesů, které by musely objevenou červí díru vytvořit.

Podle stávajících názorů fyziků, kteří se pohybují v prostoru obecné teorie relativity, by otevření a hlavně udržení červí díry nejspíš vyžadovalo doposud čistě teoretickou hmotu s negativní hmotností, která by svým působením vytvářela antigravitaci. Další možností je vydat se za hranice obecné relativity a vybudovat červí díru s exotickou fyzikou.

Shaikh nabízí zajímavou možnost, jak ověřit klíčové fyzikální úvahy pozorováním vesmíru. Zároveň je ale nutné poznamenat, že Shaikhovy výsledky odkazují na specifický typ červích děr s jednoduchou a nerealistickou symetrií. Jestli by to fungovalo i pro komplikovanější červí díry napoví až další výzkum. Podle Johna Friedmana z University of Wisconsin v Milwaukee je dost nepravděpodobné, že by mohly existovat makroskopické červí díry. Jestli ale existují, tak by prý realistický propočet jejich stínu vyžadoval znalost parametrů exotické hmoty, která takovou červí díru otevřela. Takovou hmotu ale zatím neznáme, takže podle Friedmana nemůžeme znát ani geometrii stínu realistických červích děr. Čas snad ukáže, jak to je. Lov červích děr ve vesmíru by byl ale každopádně skvělým dobrodružstvím.

Literatura
Live Science 16. 4. 2018, arXiv:1803.11422.