Aby červí díra zůstala průchozí, potřebuje hmotu s gravitací, která odpuzuje. Vědec z Nagoje říká, že její stopu už máme v datech, jen ji nikdo nehledal

Astrofyzik Fumio Abe z Nagojské univerzity spočítal, jak by v datech vypadala červí díra: krátké, zhruba čtyřprocentní pohasnutí vzdálené hvězdy.

Zdroj fotografie: Public Domain Pictures

Teleskopy mikročočkových přehlídek už léta snímají miliony hvězd v centrální výduti Mléčné dráhy a zaznamenávají každé jejich zjasnění i pohasnutí. Abe tvrdí, že pokud by Galaxii protkávala početná populace velkých průchozích červích děr, mohly by se skrývat právě v těchto záznamech. Stačilo by vědět, jaký tvar křivky v nich hledat. Ten tvar Abe vypočítal. Nejpozoruhodnější na celé věci nám proto připadá něco jiného než sci-fi představa tunelu mezi hvězdami: i tak exotickou hypotézu lze přeložit do řeči čísel a porovnat se skutečnými měřeními. Teorie, která dlouho žila hlavně na tabuli a ve filmech, tím získala konkrétní adresu v astronomických archivech.

Hmota s odpudivou gravitací: proč by se hrdlo bez ní zhroutilo

Červí díra je v obecné relativitě matematicky přípustná struktura. Jde o zkratku prostoročasem, která propojuje dvě vzdálená místa. První řešení tohoto typu, Einsteinův-Rosenův most, popsali fyzici už v roce 1935. Most ovšem nebyl průchozí, protože se jeho střed zhroutil dřív, než by jím cokoli stihlo proletět.

Zlom přinesli Kip Thorne a Michael Morris. Ukázali, že některé červí díry by průchozí být mohly, avšak za vysokou cenu. Jejich hrdlo by musela podpírat exotická látka porušující takzvanou nulovou energetickou podmínku. Navazující práce Morrise, Thorna a Yurtsevera z roku 1988 tuto podmínku rozpracovala do hloubky. V populárním podání se mluví o „hmotě s odpudivou gravitací“, která tlačí okolní prostoročas od sebe a brání hrdlu, aby se uzavřelo.

Odpudivý gravitační efekt fyzika zná. Temná energie urychluje rozpínání vesmíru, jenže podle BBC Science Focus působí příliš slabě, než aby dokázala udržet tunel pohromadě. Časopis přidává i ilustrativní přirovnání: energie potřebná k udržení otevřeného ústí by odpovídala záření významné části hvězd v galaxii. Podle NASA zatím nikdo neví, jak takové množství negativní energie vyrobit či jím červí díru stabilizovat.

Z toho vyplývá klíčová věc pro celé pátrání. Pokud by průchozí červí díry existovaly, musela by je obklopovat právě tahle podivná forma energie. A ta by se měla projevit tím, jak ohýbá světlo.

Čtyřprocentní propad: podpis, který Abe vypočítal

Gravitační mikročočkování patří k zavedeným astronomickým nástrojům. Když mezi pozorovatelem a vzdálenou hvězdou projde bližší objekt, jeho gravitace zakřiví prostoročas a světlo hvězdy se na chvíli zesílí. NASA tuto metodu podrobně vysvětluje na stránkách věnovaných mikročočkování pro dalekohled Nancy Grace Romanové, kde ji popisuje jako způsob, jak odhalovat planety i temné objekty, které samy nesvítí.

Abe v roce 2010 publikoval studii „Gravitational Microlensing by the Ellis Wormhole“ (Gravitační mikročočkování Ellisovou červí dírou), nejprve na arXivu a poté v časopise The Astrophysical Journal. Zvolil si Ellisovu červí díru, jeden z nejjednodušších teoretických modelů průchozího tunelu. Zajímavost spočívá v tom, že Ellisova červí díra má nulovou asymptotickou hmotnost, a přesto světlo odklání. Postará se o to samotné zakřivení její geometrie.

Výsledná světelná křivka se od běžné čočky výrazně odlišuje:

• Slabší zesílení: zvětšení jasu vychází menší než u klasické Schwarzschildovy čočky, tedy hvězdy nebo černé díry.
• Charakteristické „žlaby“: těsně mimo okamžiky, kdy zdroj prochází Einsteinovým prstencem, se objevují asi čtyřprocentní propady jasnosti.
• Pohasnutí pod normál: v těchto úsecích by hvězda krátce vypadala slabší než za běžných okolností, což u obyčejné gravitační čočky nenastává.

Právě ten poslední bod tvoří jádro celé metody. Obyčejná hmota světlo vždy soustředí, a hvězda proto zjasní. Exotická geometrie dokáže část paprsků rozptýlit pryč a vykreslit drobné ztemnění. Navazující práce z roku 2011, na níž se Abe podílel jako spoluautor, přidala další vodítko: posun těžiště obrazu hvězdy na obloze by se lišil od standardní čočky. Rozdíly ovšem dosahují jen mikroobloukových vteřin, takže by jejich změření vyžadovalo mimořádnou přesnost. Spolehlivé rozlišení by tak stálo na kombinaci fotometrie, přesné astrometrie a pečlivého vyloučení běžnějších vysvětlení.

Archivy plné hvězd, v nichž se může skrývat tunel

Abe neuvažoval o červích dírách libovolné velikosti. Rozsah hrdel od 100 do 10 milionů kilometrů odvodil z praktických omezení přehlídek. Hvězdy se obvykle snímkují jednou za několik hodin, takže úkazy kratší než den snadno proklouznou. Naopak jevy delší než tisíc dní vyžadují dlouholeté sledování a za realistické pozorovací okno Abe považuje zhruba deset let. Hrdla v tomto rozpětí by podle něj byla „astronomicky velká“, dost široká i na průlet lidí.

Pak přichází věta, kvůli níž se o studii mluví dodnes. Pokud by takové červí díry byly gravitačně vázané ke Galaxii a vyskytovaly se zhruba stejně hojně jako obyčejné hvězdy, dalo by se je podle Abeho odhalit reanalýzou již pořízených dat. Science Focus jeho slova převzal ve smyslu, že stopy možná dávno leží v archivech. Teleskopy by tedy nemusely nic nového měřit. Stačilo by projít to, co už nasbíraly.

Data k tomu existují a část z nich je veřejná. NASA Exoplanet Archive nabízí 78,2 milionu světelných křivek z přehlídky UKIRT z let 2015 až 2018. Japonsko-novozélandská přehlídka MOA má podle NASA Exoplanet Archive volně dostupná data z let 2006 až 2014, celkem kolem 2,4 milionu světelných křivek a metadata k přibližně šesti tisícům vybraných zdrojů.

Abe sám poznamenal, že studií hledajících skutečné observační důkazy červích děr vzniklo málo. Mikročočkovací přehlídky se přitom běžně používají k lovu exoplanet, hnědých trpaslíků, černých děr a dalších temných kompaktních objektů. Podle nás to dává smysl: algoritmy vznikaly pro typické zjasnění a vzácné ztemnění by jim snadno uniklo. Reanalýza by byla výpočetně zvládnutelná, odborně ale náročná. Taková data by si teoreticky mohl prohnat vlastními modely kterýkoli tým s dostatečným výpočetním zázemím, i český. Mikročočkování ostatně má v tuzemsku výzkumnou stopu: mezi lety 2010 a 2014 jej zkoumal projekt Grantové agentury ČR „Kaustiky gravitačních čoček a nebodové zdroje“.

Abe rozlišil i druhou skupinu. Červí díry nevázané ke Galaxii by se ve starších datech najít nedaly, jejich hledání by si vyžádalo vesmírnou přehlídku vzdálených galaxií. Upozornil rovněž, že jiné typy tunelů by mohly kreslit odlišné křivky a bylo by nutné je spočítat zvlášť.

Mimozemská síť tunelů jako technosignatura

Popularizační rámec, v němž Abeho práce znovu zazněla, vytvořil v roce 2022 Marcus Chown v BBC Science Focus. Zařadil červí díry mezi čtyři možné stopy mimozemské technologie. Úvaha zní takto: pokud by vyspělá civilizace postavila síť tunelů, mohla by se prozradit právě mikročočkováním. Web Futurism motiv převzal a sám uvádí, že vychází ze Science Focus. Technický základ celé debaty však zůstává v Abeho studii.

NASA dnes technosignatury bere jako seriózní součást hledání života. Vedle rádiových signálů zmiňuje laserové pulzy, chemii atmosfér, Dysonovy sféry, umělé světlo i podivné světelné křivky. Srovnání s ostatními přístupy ukazuje, v čem je metoda zvláštní:

Metoda	Co se hledá	Jak
Mikročočkování červích děr	gravitační otisk tunelu	změna jasu vzdálené hvězdy
Dysonovy megastruktury	stavby kolem hvězd	zastínění světla, odpadní infračervené teplo
Atmosférické technosignatury	průmyslové znečištění, např. NO₂ či freony	spektroskopie atmosféry exoplanety

Červí díra by přitom nemusela sama svítit ani vyzařovat teplo. Prozradila by ji jen geometrie. Tím se metoda liší od většiny ostatních, které počítají s nějakým vedlejším produktem technologické činnosti.

Případný nález by měl obrovské důsledky. Potvrzený kandidát by zasáhl obecnou relativitu, představy o topologii prostoročasu i fyziku exotické hmoty. Mezihvězdné cestování by tím ovšem nepřiblížil. Nejdřív by přišly otázky po stabilitě a průchodnosti tunelu, po jeho poloze a rizicích u hrdla. Ani prázdný výsledek by nebyl zbytečný. Abe zdůrazňuje, že nenalezení kandidátů by mohlo vyloučit bohatou populaci velkých červích děr vázaných ke Galaxii. I mlčení archivů by tak fyzice něco sdělilo.