(KTSDesign/Science Photo Library/Getty Images) Albert Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie hat unser Denken über grundlegende Konzepte der Physik wie Raum und Zeit grundlegend verändert. Aber es hat uns auch einige tiefe Geheimnisse hinterlassen.
Jemand war Schwarze Löcher , die nur waren eindeutig erkannt in den letzten Jahren. Ein anderes waren „Wurmlöcher“ – Brücken, die verschiedene Punkte in der Raumzeit verbinden und theoretisch Abkürzungen für Raumfahrer darstellen.
Wurmlöcher liegen immer noch im Bereich der Fantasie. Aber einige Wissenschaftler glauben, dass wir sie bald auch finden können. In den letzten Monaten haben mehrere neue Studien interessante Wege für die Zukunft aufgezeigt.
Schwarze Löcher und Wurmlöcher sind spezielle Lösungen dafür Einsteins Gleichungen , entsteht, wenn die Struktur der Raumzeit durch die Schwerkraft stark gebogen wird. Wenn Materie beispielsweise extrem dicht ist, kann das Gefüge der Raumzeit so stark gekrümmt werden, dass nicht einmal Licht entweichen kann. Das ist ein schwarzes Loch .
Da die Theorie es erlaubt, das Gefüge der Raumzeit zu dehnen und zu biegen, kann man sich alle möglichen Konfigurationen vorstellen.
1935 Einstein und Physiker Nathan Rosen beschrieben wie zwei Raumzeitblätter miteinander verbunden werden können und so eine Brücke zwischen zwei Universen entsteht. Das ist eine Art Wurmloch – und seitdem wurden viele andere erfunden.
Einige Wurmlöcher sind möglicherweise „durchquerbar“, was bedeutet, dass Menschen möglicherweise in der Lage sind, durch sie hindurchzureisen. Dafür müssten sie jedoch ausreichend groß sein und gegen die Schwerkraft, die sie zu schließen versucht, offen gehalten werden. Um die Raumzeit auf diese Weise nach außen zu drängen, wären riesige Mengen „negativer Energie“ erforderlich.
Klingt nach Science-Fiction? Wir wissen, dass negative Energie existiert, kleine Mengen bereits vorhanden im Labor hergestellt . Wir kennen auch diese negative Energie liegt hinter dem des Universums beschleunigte Expansion.
Die Natur könnte also einen Weg gefunden haben, Wurmlöcher zu erzeugen.
Wurmlöcher am Himmel entdecken
Wie können wir jemals beweisen, dass Wurmlöcher existieren? In einem neuen Papier, veröffentlicht in der Monatliche Mitteilungen der Royal Society , vermuten russische Astronomen, dass sie im Zentrum einiger sehr heller Galaxien existieren könnten, und schlagen einige Beobachtungen vor, um sie zu finden.
Dies basiert auf dem, was passieren würde, wenn Materie, die aus einer Seite des Wurmlochs austritt, mit Materie kollidiert, die hineinfällt. Die Berechnungen zeigen, dass der Absturz zu einer spektakulären Darstellung von Gammastrahlen führen würde, die wir mit Teleskopen beobachten könnten.
Diese Strahlung könnte der Schlüssel zur Unterscheidung zwischen einem Wurmloch und einem Schwarzen Loch sein, von dem bisher angenommen wurde, dass es von außen nicht zu unterscheiden sei. Aber Schwarze Löcher sollten weniger Gammastrahlen erzeugen und sie in einem Strahl ausstoßen, während die Strahlung, die über ein Wurmloch erzeugt wird, auf eine riesige Kugel beschränkt wäre.
Obwohl die Art von Wurmloch, die in dieser Studie betrachtet wird, durchquerbar ist, wäre es keine angenehme Reise. Da es sich so nahe am Zentrum einer aktiven Galaxie befände, würden die hohen Temperaturen alles verbrennen.
Dies wäre jedoch nicht bei allen Wurmlöchern der Fall, beispielsweise bei denen, die weiter vom galaktischen Zentrum entfernt sind.
Die Idee, dass Galaxien in ihren Zentren Wurmlöcher beherbergen können, ist nicht neu. Nehmen wir den Fall des supermassiven Schwarzen Lochs im Herzen der Milchstraße. Dies wurde durch die sorgfältige Verfolgung der Umlaufbahnen der Sterne in der Nähe des Schwarzen Lochs entdeckt, eine große Leistung, die mit dem ausgezeichnet wurde Nobelpreis für Physik im Jahr 2020 .
Aber ein neuerer Artikel hat diese Anziehungskraft vorgeschlagen kann stattdessen durch ein Wurmloch verursacht werden .
Im Gegensatz zu einem Schwarzen Loch kann ein Wurmloch etwas Schwerkraft von den Objekten auf der anderen Seite „abgeben“. Diese unheimliche Gravitationswirkung würde den Bewegungen von Sternen in der Nähe des galaktischen Zentrums einen kleinen Kick verleihen. Laut dieser Studie sollte der spezifische Effekt in naher Zukunft in Beobachtungen messbar sein, sobald die Empfindlichkeit unserer Instrumente etwas höher ist.
Zufälligerweise wurde in einer weiteren aktuellen Studie über die Entdeckung einiger solcher berichtet „seltsame Radiokreise“ am Himmel . Diese Kreise sind seltsam, weil sie riesig sind und dennoch mit keinem sichtbaren Objekt verbunden sind. Im Moment entziehen sie sich jeder konventionellen Erklärung, weshalb Wurmlöcher als mögliche Ursache in Betracht gezogen werden.
Eine Dose Würmer
Wurmlöcher haben einen starken Einfluss auf unsere kollektive Vorstellungskraft. In gewisser Weise sind sie eine entzückende Form des Eskapismus. Im Gegensatz zu Schwarzen Löchern, die ein wenig beängstigend sind, weil sie alles einfangen, was sich hineinwagt, können Wurmlöcher uns ermöglichen, schneller als mit Lichtgeschwindigkeit an weit entfernte Orte zu reisen.
Möglicherweise sind sie es sogar Zeitmaschinen , was eine Möglichkeit bietet, rückwärts zu reisen – wie vom Verstorbenen vorgeschlagen Stephen Hawking in seinem letzten Buch.
Auch Wurmlöcher tauchen auf Quantenphysik , das die Welt der Atome und Teilchen regiert. Der Quantenmechanik zufolge können Teilchen aus dem leeren Raum herausspringen, nur um einen Moment später wieder zu verschwinden.
Dies wurde in unzähligen Experimenten beobachtet. Und wenn Partikel erzeugt werden können, warum dann nicht auch Wurmlöcher?
Physiker glauben, dass Wurmlöcher im frühen Universum aus einem Schaum aus Quantenteilchen entstanden sein könnten, die auftauchen und wieder verschwinden. Einige dieser „ursprünglichen Wurmlöcher“ existieren möglicherweise noch heute.
Jüngste Experimente zur „Quantenteleportation“ – einer „körperlosen“ Übertragung von Quanteninformationen von einem Ort zum anderen – haben sich als unheimlich ähnlich erwiesen zwei Schwarze Löcher, die durch ein Wurmloch verbunden sind .
Diese Experimente scheinen das „Quanteninformationsparadoxon“ zu lösen, das darauf hindeutet, dass physikalische Informationen in einem Schwarzen Loch dauerhaft verschwinden könnten. Sie offenbaren aber auch eine tiefe Verbindung zwischen den notorisch inkompatiblen Theorien der Quantenphysik und der Schwerkraft – wobei Wurmlöcher für beide relevant sind –, die möglicherweise maßgeblich an der Konstruktion von a beteiligt sind „Theorie von allem“ .
Die Tatsache, dass Wurmlöcher bei diesen faszinierenden Entwicklungen eine Rolle spielen, dürfte kaum unbemerkt bleiben. Wir haben sie vielleicht nicht gesehen, aber sie könnten durchaus da draußen sein. Sie können uns sogar helfen, einige der tiefsten kosmischen Geheimnisse zu verstehen, wie zum Beispiel ob unser Universum das einzige ist . 
Andrea Schriftart , Dozent für Astrophysik, Liverpool John Moores University .
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