Rartformede ormehull fungerer kanskje bedre enn sfæriske

Ormehull, eller tunneler i stoffets tid, er ustabilt ustabile. Så snart enda et enkelt foton glir nedover tunnelen, lukkes ormhullet på et blunk. 

Men hva hvis problemet var at de forestilte ormhullene våre ikke var helt rare nok? 

En ny studie antyder at hemmeligheten bak et stabilt ormhull gjør dem morsomme utseende. Ved å forme ormhullet slik at det ikke er en perfekt sfære, kan det hende vi kan holde tunnelen åpen lenge nok til å reise gjennom. Den eneste fangsten er at nevnte ormhull måtte være uforståelig liten.

Ned i luka

Ormhull, hvis de eksisterer, vil tillate deg å reise fra punkt A til et ekstremt fjernt punkt B uten å bry deg med alle vanskelige reiser fra punkt A til punkt B. De er en snarvei. En juksekode til universet. Ser du en stjerne millioner av lysår unna? Du kunne nå det på bare noen få minutter, hvis du hadde et ormehull som koblet deg til den stjernen.

Ikke rart at det er en stift i science fiction.

Men ormehull er ikke bare bilder av vår fantasi designet for å kutte ut alle de kjedelige delene av den interstellare reisen (som er det meste av det). De er født fra matematikken i Einsteins generelle relativitetsteori, vår moderne forståelse av hvordan tyngdekraften fungerer. På det språket bøyer materie og energi seg og fordrar romtidens stoff. Som svar, informerer bøying og forvrengning av rom-tid saken hvordan man skal bevege seg.

I slekt: 8 måter du kan se Einsteins relativitetsteori i det virkelige liv

Så når det gjelder ormehull, trenger du ganske enkelt å spørre deg selv: Er det mulig å bøye romtid på en så forvrengt måte at den bretter seg over seg selv, og danner en tunnel med kort avstand mellom to ellers fjerne punkter? 

Svaret, oppdaget på 1970-tallet, er et overraskende ja. Ormehull er fullt mulig og tillatt innenfor rammen av generell relativitet.

Én fangst: De har en tendens til å falle fra hverandre, rett etter at de er dannet.

Nøklene til stabilitet

Ormehull er så ustabile fordi de i hovedsak består av to sorte hull som berører hverandre, koblet sammen ved deres enkelhet for å danne en tunnel. 

Men singulariteter er dårlige nyheter: De er poeng med uendelig tetthet. Og de er omgitt av regioner kjent som begivenhetshorisonten, enveis barrierer i kosmos. Hvis du krysser et svart hulls hendelseshorisont, vil du aldri slippe unna.

For å få bukt med dette problemet, må inngangen til et ormhull være utenfor hendelseshorisonten. På denne måten kan du krysse ormhullet uten å kaste deg gjennom en hendelseshorisont og aldri slippe unna.

Men så snart du kommer inn i et slikt ormhull, henger det rett og slett for mye masse rundt, og alvoret i din tilstedeværelse forvrenger ormehullstunnelen, og får den til å kollapse i seg selv, snek seg fast som et overdreven gummibånd og etterlater seg to ensomme svarte hull atskilt i rommet (og antagelig biter av liket ditt spredt over det observerbare universet).

I slekt: Hva om du falt i et svart hull?

Det viser seg at det er en måte å holde ormhullsinngangen unna hendelseshorisonten og holde den stabil nok til at du kan reise gjennom. Én fangst: Løsningen krever tilstedeværelse av et materiale med negativ masse. Negativ masse er akkurat som normal masse, men med minustegn. Og hvis du samlet nok negativ masse sammen på et enkelt sted, kan du bruke den til å holde et ormehull åpent.

Men så vidt vi vet, eksisterer ikke materie med negativ masse. Vi har ingen bevis for det, og hvis det eksisterte ville det krenke mange lover i universet, som treghet og bevaring av fart. Hvis du for eksempel sparket en ball med negativ masse, vil den fly bakover. Hvis du plasserer et objekt med negativ masse ved siden av et objekt med positiv masse, i stedet for å tiltrekke seg, ville de frastøte hverandre og øyeblikkelig akselerere bort fra hverandre til uendelig.

Siden negativ masse ser ut til å være et stykke i kosmos, ser det ved første øyekast ut som om det ikke er sannsynlig at ormehull finnes i universet.

Et kvantitet av trøst

Men den historien om ormehull er avhengig av matematikken til generell relativitet, som, som sagt, vår nåværende forståelse av hvordan tyngdekraften fungerer.

Det vil si vår nåværende, ufullstendige forståelse av hvordan tyngdekraften fungerer.

Vi vet at generell relativitet ikke beskriver alle gravitasjonsinteraksjonene i universet, fordi den faller fra hverandre når tyngdekraften blir veldig sterk over små skalaer (som for eksempel singularitetene i svarte hull). For å løse disse situasjonene, må vi henvende oss til en kvanteteori om tyngdekraft, som vil smelte sammen forståelsen vår av subatomære partikler med vår større skala forståelse av tyngdekraften. Og det har vi ikke, siden hver gang vi prøver å brette en sammen faller det i tull.

Men likevel har vi noen ledetråder om hvordan kvantetyngdekraften kan fungere, og jo mer vi lærer, jo mer kan vi forstå om potensielle muligheter for ormhull. Det kan være slik at en ny og forbedret forståelse av tyngdekraften ville avsløre at du ikke trenger negativ massemasse i det hele tatt, og at stabile, traverserbare ormehull er A-OK.

Et par teoretikere ved Teheran University i Iran publiserte en ny undersøkelse av ormehull til forhåndstrykkdatabasen arXiv. De brukte noen teknikker som gjorde det mulig for dem å studere hvordan kvantemekanikk kunne endre det generelle relativitetsbildet. De fant ut at traversable ormehull kan tillates uten negativ massemasse, men bare hvis inngangene ble strukket litt fra rene kuler. 

Resultatene er interessante, men det er en fangst. Disse hypotetiske traversable ormehullene er små. Som i, ekstremt liten. Ormhullene ville være høyst 30% større enn Planck-lengden, eller 1,61 x 10 ^ minus 35 meter. Og det betyr at den reisende ikke kan være større enn det. 

Oh, og ormhullsreisende må brasende med nesten lysets hastighet.

Mens den er begrenset, åpner den nye forskningen for en liten sprekk i muligheten for ormehull som kan åpnes med videre arbeid. Og da trenger kanskje ikke TV-programforfattere å glans over noen tekniske forhold lenger.

Paul M. Sutter er astrofysiker hos SUNY Stony Brook og Flatiron Institute, vert for Spør en Spaceman og Space Radio, og forfatter av Ditt sted i universet.

• De største funnene av svart hull
• Interstellar romfart: 7 futuristiske romskip for å utforske kosmos
• De 18 største uløste mysteriene innen fysikk

Opprinnelig publisert på .

TILBUD: Spar 45% på 'Slik fungerer det' Alt om plass 'og' Alt om historie '!

I en begrenset periode kan du tegne et digitalt abonnement på et av våre mest solgte vitenskapsmagasiner for bare 2,38 dollar per måned, eller 45% avslag på standardprisen for de første tre månedene. Se tilbud