(Pitris/iStock/Getty Images Plus) Wurmlöcher oder Portale dazwischen Schwarze Löcher , könnte doch stabil sein, legt eine wilde neue Theorie nahe.
Die Ergebnisse widersprechen früheren Vorhersagen, dass diese hypothetischen Abkürzungen durch die Raumzeit sofort zusammenbrechen würden.
Der grundlegende Wandel kommt aufgrund winziger Unterschiede in der Mathematik Die Relativitätstheorie, die zur Beschreibung solcher Wurmlöcher verwendet wird, verändert letztlich dramatisch unser Gesamtbild ihres Verhaltens.
Ein Spiel der Metriken
Zunächst einige Hintergrundinformationen dazu generelle Relativität betreibt. Relativität ist wie eine Maschine. Geben Sie bestimmte Objekte ein – beispielsweise eine Masse oder eine Anordnung von Partikeln – und die Maschine spuckt aus, wie sich diese Ansammlung im Laufe der Zeit verhalten wird Schwere . Alles in generelle Relativität basiert auf Bewegung in Raum und Zeit: Objekte beginnen an bestimmten physischen Koordinaten, bewegen sich umher und enden bei anderen Koordinaten.
Während die Regeln der Allgemeinen Relativitätstheorie festgelegt sind, bietet die Theorie selbst viel Freiheit, diese Koordinaten mathematisch zu beschreiben. Physiker nennen diese unterschiedlichen Beschreibungen „Metriken“. Stellen Sie sich die Metrik als verschiedene Möglichkeiten vor, um zu beschreiben, wie Sie zum Erntedankfest zum Haus Ihrer Großmutter gelangen. Das können Straßenanweisungen, satellitengestützte Breiten- und Längengrade oder auf eine Serviette gekritzelte Orientierungspunkte sein. Ihre Metrik ist in jedem Fall anders, aber egal für welche Metrik Sie sich entscheiden, am Ende landen Sie beim großen Fest.
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Ebenso können Physiker unterschiedliche Metriken verwenden, um dieselbe Situation zu beschreiben, und manchmal ist eine Metrik hilfreicher als eine andere – so als würde man mit den Straßenanweisungen beginnen, dann aber zur Serviette wechseln, um noch einmal zu überprüfen, ob man sich am richtigen Orientierungspunkt befindet .
Die erweiterte schwarzes Loch
Wenn es darum geht Schwarze Löcher und Wurmlöcher gibt es einige mögliche Messgrößen. Die beliebteste Methode ist die Schwarzschild-Metrik, mit der erstmals Schwarze Löcher entdeckt wurden. Aber die Schwarzschild-Metrik enthält einige verrückte Mathematik. Diese Metrik verhält sich in einer bestimmten Entfernung vom Schwarzen Loch schlecht, einer Entfernung, die heute als Schwarzschildradius oder Ereignishorizont bekannt ist.
Und mit „fehlverhalten“ meinen wir, dass die Metrik völlig zusammenbricht und nicht mehr zwischen verschiedenen Punkten in Raum und Zeit unterscheiden kann.
Aber es gibt noch eine andere Metrik, die sogenannte Eddington-Finkelstein-Metrik, die beschreibt, was mit Teilchen passiert, wenn sie den Ereignishorizont erreichen: Sie passieren das Schwarze Loch und fallen in dieses hinein, um nie wieder gesehen zu werden.
Was hat das alles mit Wurmlöchern zu tun? Der einfachste Weg, ein Wurmloch zu konstruieren, besteht darin, die Idee eines Schwarzen Lochs um sein Spiegelbild, das Weiße Loch, zu „erweitern“. Diese Idee wurde erstmals von Albert Einstein und Nathan Rosen vorgeschlagen, weshalb Wurmlöcher manchmal „Einstein-Rosen-Brücken“ genannt werden.
Während schwarze Löcher niemals etwas herauslassen, lassen weiße Löcher niemals etwas hinein. Um ein Wurmloch zu erschaffen, nimmt man einfach ein schwarzes Loch und ein weißes Loch und verbindet sie Singularitäten (die Punkte unendlicher Dichten in ihren Zentren). Dadurch entsteht ein Tunnel Freizeit .
Das Ergebnis? Ein Tunnel, der sich höchst schlecht benimmt.
Ein schmaler Weg
Sobald ein theoretisches Wurmloch existiert, ist es durchaus berechtigt zu fragen, was passieren würde, wenn jemand tatsächlich versuchen würde, durch das Wurmloch zu gehen. Hier kommt die Maschinerie der Allgemeinen Relativitätstheorie ins Spiel: Wie verhalten sich Teilchen angesichts dieser (sehr interessanten) Situation?
Die Standardantwort lautet: Wurmlöcher sind böse. Weiße Löcher selbst sind instabil (und existieren wahrscheinlich gar nicht), und die extremen Kräfte innerhalb des Wurmlochs zwingen das Wurmloch selbst dazu, sich auszudehnen und wie ein Gummiband zu reißen, sobald es entsteht.
Und wenn Sie versuchen, etwas herunterzuschicken? Na dann viel Glück.
Aber Einstein und Rosen konstruierten ihr Wurmloch mit der üblichen Schwarzschild-Metrik, und die meisten Analysen von Wurmlöchern verwenden dieselbe Metrik. Deshalb versuchte der Physiker Pascal Koiran von der Ecole Normale Supérieure de Lyon in Frankreich etwas anderes: stattdessen die Eddington-Finkelstein-Metrik zu verwenden. Sein Artikel wurde im Oktober in der Preprint-Datenbank beschrieben arXiv , soll in einer der nächsten Ausgaben der veröffentlicht werden Zeitschrift für moderne Physik D .
Koiran fand heraus, dass er mithilfe der Eddington-Finkelstein-Metrik den Weg eines Teilchens durch ein hypothetisches Wurmloch leichter verfolgen konnte. Er fand heraus, dass das Teilchen in begrenzter Zeit den Ereignishorizont überqueren, in den Wurmlochtunnel eindringen und durch die andere Seite entkommen kann. Die Eddington-Finkelstein-Metrik verhielt sich zu keinem Zeitpunkt dieser Entwicklung falsch.
Bedeutet das, dass Einstein-Rosen-Brücken stabil sind? Nicht ganz.
Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt uns nur etwas über das Verhalten der Schwerkraft und nicht über das andere Naturgewalten . Thermodynamik , die Theorie darüber, wie Wärme und Energie wirken, sagt uns beispielsweise, dass Weiße Löcher instabil sind. Und wenn Physiker versuchen würden, im realen Universum eine Kombination aus schwarzem Loch und weißem Loch unter Verwendung realer Materialien herzustellen, deuten andere Berechnungen darauf hin, dass die Energiedichten alles auseinanderbrechen würden.
Koirans Ergebnis ist jedoch immer noch interessant, da es darauf hinweist, dass Wurmlöcher nicht ganz so katastrophal sind, wie sie zunächst den Anschein hatten, und dass es möglicherweise stabile Pfade durch Wurmlochtunnel gibt, was durch die allgemeine Relativitätstheorie vollkommen zulässig ist.
Wenn sie uns nur schneller zu Oma bringen könnten.
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Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Live-Wissenschaft . Lesen Sie den Originalartikel Hier .