Červí díra. Kredit: Alain r. CC BY-SA 3.0

Z obecné teorie relativity plyne, že v gravitačním poli hmotného objektu dochází k ohýbání světelných paprsků. Pokud je ten objekt pořádně hmotný, jako například hvězda, galaxie nebo kupa galaxií, a vytváří intenzivní gravitační pole, tak ve vesmíru funguje gravitační čočka, která zakřivuje světlo jako spojná čočka. Toho lze využít pro pozorování velmi vzdálených a nezřetelných objektů, které bychom jinak neměli šanci tak dobře pozorovat ani s dnešními nejlepšími přístroji.

Princip gravitační čočky. Kredit: NASA.

Teoreticky mohou „čočkovat“ i další velmi hmotné objekty, jako jsou například černé díry anebo stále velmi hypotetické červí díry. Pokud jde o červí díry, jsou vděčným objektem zájmu science-fiction a jsou v ohnisku vášnivých debat o jejich možném využití pro mezihvězdné nebo třeba i mezigalaktické vesmírné lety. Tak trochu ve stínu těchto dohadů již řadu let probíhá podobně vášnivá, jen méně veřejná diskuze o tom, že by bylo možné využít gravitační čočky červích děr k pozorování extrémně vzdálených končin vesmíru. Samozřejmě pokud vůbec existují.

Einsteinovy kříže jsou elegantním projevem gravitační čočky. Kredit: NASA, ESA, and STScI.

Nejnovějším příspěvkem v tomto směru je studie týmu čínských odborníků, kterou publikoval časopis Physical Review D. V rámci svého výzkumu modelovali gravitační čočkování elektricky nabité a sféricky symetrické červí díry. Autoři studie mluví o mikročočkování, což je obvykle situace, kdy je čočkujícím objektem hvězda a obrazy čočkovaného (čili vzdáleného) objektu nejsou patrné zvlášť, ani nedochází k patrným změnám tvaru čočkovaného objektu. Mikročočkování se typicky projevuje změnou množství záření od čočkovaného objektu.

V případě mikročočkování červí dírou je to ale podle čínského týmu jinak. Červí díry, pokud existují, by totiž měly být naprosto extrémně účinnou gravitační (mikro)čočkou. Badatelé jsou přesvědčeni, že u jejich čočkování vznikají až tři obrazy čočkovaného objektu, přičemž jeden z nich je více než dvakrát zvětšený oproti ostatním.

Rovněž se ukázalo, že červí díry by měly být jako gravitační čočky dost nevyzpytatelné. Velmi totiž záleží na orientaci všech zúčastněných, tedy pozorovatele, červí díry i čočkovaného objektu. Podle vzájemného postavení těchto tří „hráčů“ gravitační čočky může být obraz čočkovaného objektu mnohem menší, než by byl bez gravitační čočky, ale také až 100 tisíckrát zvětšený. Extrémní zvětšení gravitačním čočkováním červí dírou je přitom dané strukturou červí díry a přispívá i její elektrický náboj.

Využití červí díry jako supervýkonného vesmírného teleskopu je pochopitelně velmi lákavé. Ještě mnohem větším úspěchem by ale bylo samotné objevení červí díry. A právě gravitační čočkování by k tomu bylo možné velmi dobře využít. Izolované červí díry by totiž jinak měly být prakticky neviditelné, stejně jako v případě izolovaných černých děr, které se zrovna nekrmí nějakou hmotou. Je to jako hledat jehlu v ohromné kupě sena, ale zároveň jde o výzkum, v jakém by mohly být nesmírně užitečné astronomické umělé inteligence, které jsou schopné bleskurychle zpracovávat gigantická množství astronomických dat, mnohem efektivněji než lidští badatelé. Třeba se časem dočkáme historického úspěchu.

Video: Červí díry vysvětleny - Narušování časoprostoru

Literatura

IFL Science 7. 2. 2023.

Physical Review D 107: 024022.