In der Science-Fiction flitzen Weltraumforscher routinemäßig durch Wurmlöcher in der Raumzeit, die durch zwei Schwarze Löcher verbunden sind – Himmelsobjekte, die so dicht sind, dass nicht einmal Licht ihren Fängen entkommen kann.
Aber sind Schwarze Löcher wirklich Eingänge in Wurmlöcher? Und würden diese Wurmlöcher so aussehen wie ihre Gegenstücke in „Star Trek“?
Die kurze Antwort lautet wahrscheinlich nein, obwohl die Mathematik des Universums dies nicht ganz ausschließt.
Von selbst das einzige, was im Zentrum einer schwarzes Loch ist eine Singularität – ein Punkt unendlicher Dichte.
Theoretisch kann ein Schwarzes Loch jedoch mit einem Spiegelzwilling, einem sogenannten Weißen Loch, gepaart werden, um ein Wurmloch zu bilden. Dennoch würden diese theoretischen Wurmlöcher nicht wie die in Science-Fiction dargestellten aussehen – traditionelle Wurmlöcher sollen unglaublich instabil sein, was bedeutet, dass sie in dem Moment zusammenbrechen würden, in dem ein einzelnes Materieteilchen in sie eindringt.
Einige Physiker sagen voraus, dass ein Wurmloch stabiler werden könnte, wenn es aus einem sich drehenden Schwarzen Loch gebildet würde, aber unser Verständnis dessen, was in diesem Szenario passiert, ist bestenfalls trübe.
Einstein-Rosen-Brücken
Wissenschaftler entdeckten schwarze Löcher zuerst nicht durch Beobachtungen im Universum, sondern durch die Mathematik von Einstein’s Theorie von generelle Relativität. Diese Gleichungen zeigten, dass, wenn Sie genug Materie in ein ausreichend kleines Volumen zerkleinern Schwere überwältigt jede andere Kraft und schrumpft die Materie auf einen unendlich kleinen Punkt, der als Singularität bekannt ist.
Schwarze Löcher sind Einbahnstraßen. Sobald jemand seine Grenzen, bekannt als Ereignishorizonte, überschreitet, kann er nie mehr entkommen. Während Schwarze Löcher früher nur als ein Trick der Einsteinschen Gleichungenastronomische Beobachtungen zeigten schließlich, dass Schwarze Löcher im Universum existieren.
Aber dieselbe Mathematik ermöglicht auch die genaue Umkehrung eines Schwarzen Lochs: ein Weißes Loch. Ein weißes Loch hat immer noch eine Singularität in seinem Zentrum und einen Ereignishorizont, der es umgibt. Aber anstatt hineinzufallen und es unmöglich zu finden, zu entkommen, könnte ein Mensch mit einem weißen Loch niemals den Ereignishorizont von außen erreichen, weil es seinen Inhalt ständig schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ins Universum schleudert.
Die Verbindung der gepaarten Singularitäten eines Schwarzen Lochs und eines Weißen Lochs bildet die einfachste Art von Wurmloch, auch bekannt als Einstein-Rosen-Brücke.
Nicht sehr nützlich
Leider sind Einstein-Rosen-Brücken nicht sehr nützlich, um den Kosmos zu durchqueren. Zum einen liegt der Eingang zum Wurmloch hinter dem Ereignishorizont. Da eine Person auf der Seite des Weißen Lochs nicht hineinkommen kann, müsste sie in ein Schwarzes Loch fallen, um hineinzukommen. Aber sobald jemand einen Ereignishorizont überschreitet, kann er niemals entkommen. Das bedeutet, dass Sie, wenn Sie das Wurmloch betreten, für die Ewigkeit darin stecken bleiben.
Das andere Problem mit Einstein-Rosen-Brücken ist ihre Stabilität. „Diese Brücke ist eine Art Wurmloch, aber sie ist vergänglich: Sie klemmt ab, bevor ein Objekt sie benutzen kann, um von einer Seite zur anderen zu gelangen. In diesem Sinne hat man also kein wirkliches Wurmloch, da man es nicht durchqueren kann, “ Samir Mathur, ein Physiker an der Ohio State University, sagte Live Science in einer E-Mail.
Diese Instabilität existiert, weil die Schaffung eines Wurmlochs eine sehr präzise und sorgfältige Anordnung der Materie erfordert. Alles, was dieses empfindliche Gleichgewicht stört – sogar ein einzelnes Lichtpaket oder Photon – würde den sofortigen Kollaps des Wurmlochs auslösen. Das Wurmloch würde sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit wie ein überdehntes Gummiband auseinanderreißen und alles daran hindern, es hinunterzuwandern.
Darüber hinaus glauben Physiker weitgehend, dass weiße Löcher in unserem Universum nicht existieren. Im Gegensatz zu ihren Geschwistern sind weiße Löcher fantastisch instabil. Der Mathematik zufolge explodieren sie sofort, sobald auch nur ein einziges Stück Materie auf sie zufällt. Selbst wenn sich weiße Löcher auf natürliche Weise bilden würden, würden sie nicht sehr lange bestehen.
Die Kombination aus der Ungewissheit der Existenz von Weißen Löchern, der Instabilität von Einstein-Rosen-Brücken und der relativen Unbrauchbarkeit von ihnen bedeutet, dass, wenn Wurmlöcher existieren, es sich wahrscheinlich nicht um Einstein-Rosen-Brücken handelt.
Eine sich drehende Singularität
Es könnte einen Weg geben, ein Wurmloch aus einer komplizierteren Art von Schwarzen Löchern zu bauen: Berücksichtigen Sie ihre Rotation. Alle Schwarzen Löcher drehen sich, aber der neuseeländische Mathematiker Roy Kerr war der erste, der die Mathematik für sich drehende Schwarze Löcher löste.
Im Zentrum eines rotierenden Schwarzen Lochs spreizen die extremen Zentrifugalkräfte die punktförmige Singularität zu einem Ring. Diese „Ring-Singularität“ könnte möglicherweise ein Eingang zu einem Wurmloch werden, aber wieder taucht das Problem der Stabilität auf.
„Die Singularität eines Kerr-Lochs ist von einem ‚inneren Horizont‘ umgeben, der wiederum vom ‚äußeren Horizont‘ umgeben ist. Die Menschen glauben, dass der innere Horizont kein stabiles Konzept ist und dass kleine Mengen einfallender Materie die Region innerhalb dieses Horizonts vollständig verändern und somit auch die Singularität verändern werden“, sagte Mathur. „Das Endergebnis dieser Instabilität ist nicht klar.“ Das Problem ist, dass Materie, wenn sie in Richtung der Ringsingularität fällt, auf zwei konkurrierende Effekte trifft: die immense Anziehungskraft der Singularität selbst und die extreme Zentrifugalkraft des Spins im Zentrum des Schwarzen Lochs, die in die entgegengesetzte Richtung wirken würde .
Wie Sie sich vorstellen können, ist dies keine sehr komfortable Situation, und die Dinge werden wahrscheinlich sehr schnell aus dem Ruder laufen. Die Situation ist so instabil, dass sie sogar die Entstehung der Singularität ganz verhindern kann. In diesem Fall glauben viele Physiker, dass das Konzept der „Ringsingularität“ eines sich drehenden Schwarzen Lochs durch eine konkretere Idee ersetzt wird, sobald wir ein besseres Verständnis dieser Objekte erlangen.
Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.