De algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein heeft ons denken over fundamentele concepten in de natuurkunde grondig veranderd, zoals ruimte en tijd. Maar het liet ons ook enkele diepe mysteries achter. Een daarvan was zwarte gaten, die pas de afgelopen jaren eenduidig ​​werden ontdekt. Een ander voorbeeld waren 'wormgaten' - bruggen die verschillende punten in de ruimtetijd met elkaar verbinden, in theorie het verstrekken van snelkoppelingen voor ruimtereizigers.

Wormgaten zijn nog steeds in het rijk van de verbeelding. Maar sommige wetenschappers denken dat we ze binnenkort zullen vinden, te. De afgelopen maanden, verschillende nieuwe studies hebben intrigerende manieren gesuggereerd.

Zwarte gaten en wormgaten zijn speciale soorten oplossingen voor de vergelijkingen van Einstein, ontstaan ​​wanneer de structuur van de ruimtetijd sterk wordt gebogen door de zwaartekracht. Bijvoorbeeld, als materie extreem dicht is, het weefsel van ruimtetijd kan zo krom worden dat zelfs licht niet kan ontsnappen. Dit is een zwart gat.

Omdat de theorie het mogelijk maakt dat het weefsel van de ruimtetijd wordt uitgerekt en gebogen, men kan zich allerlei mogelijke configuraties voorstellen. In 1935, Einstein en natuurkundige Nathan Rosen beschreven hoe twee bladen ruimtetijd kunnen worden samengevoegd, het creëren van een brug tussen twee universums. Dit is een soort wormgat - en sindsdien zijn er vele andere ingebeeld.

Sommige wormgaten kunnen "doorkruisbaar" zijn, wat betekent dat mensen er doorheen kunnen reizen. Daarvoor echter, ze zouden voldoende groot moeten zijn en opengehouden moeten worden tegen de zwaartekracht in, die ze probeert te sluiten. Om de ruimtetijd op deze manier naar buiten te duwen zou enorme hoeveelheden "negatieve energie" nodig zijn.

Klinkt als sciencefiction? We weten dat er negatieve energie bestaat, kleine hoeveelheden zijn al geproduceerd in het lab. We weten ook dat negatieve energie achter de versnelde uitdijing van het universum zit. Dus de natuur heeft misschien een manier gevonden om wormgaten te maken.

Wormgaten in de lucht spotten

Hoe kunnen we ooit bewijzen dat wormgaten bestaan? In een nieuwe krant gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Society, Russische astronomen suggereren dat ze mogelijk in het centrum van enkele zeer heldere sterrenstelsels bestaan, en stel enkele waarnemingen voor om ze te vinden. Dit is gebaseerd op wat er zou gebeuren als materie die uit één kant van het wormgat komt, in botsing zou komen met materie die erin viel. De berekeningen laten zien dat de crash zou resulteren in een spectaculaire weergave van gammastraling die we zouden kunnen proberen waar te nemen met telescopen.

Deze straling kan de sleutel zijn om onderscheid te maken tussen een wormgat en een zwart gat, voorheen niet van buitenaf te onderscheiden. Maar zwarte gaten zouden minder gammastraling moeten produceren en ze in een straal moeten uitstoten, terwijl straling geproduceerd via een wormgat beperkt zou blijven tot een gigantische bol. Hoewel het soort wormgat dat in deze studie wordt beschouwd, begaanbaar is, het zou geen prettige reis opleveren. Omdat het zo dicht bij het centrum van een actief sterrenstelsel zou zijn, de hoge temperaturen zouden alles krokant verbranden. Maar dit zou niet het geval zijn voor alle wormgaten, zoals die verder van het galactische centrum.

Het idee dat sterrenstelsels wormgaten in hun centra kunnen herbergen is niet nieuw. Neem het geval van het superzware zwarte gat in het hart van de Melkweg. Dit werd ontdekt door nauwgezet de banen van de sterren nabij het zwarte gat te volgen, een belangrijke prestatie die in 2020 de Nobelprijs voor natuurkunde ontving. Maar een recent artikel heeft gesuggereerd dat deze zwaartekracht in plaats daarvan kan worden veroorzaakt door een wormgat.

In tegenstelling tot een zwart gat, een wormgat kan wat zwaartekracht "lekken" van de objecten aan de andere kant. Deze spookachtige zwaartekrachtactie zou een kleine kick geven aan de bewegingen van sterren nabij het galactische centrum. Volgens deze studie is het specifieke effect moet in de nabije toekomst meetbaar zijn in waarnemingen, zodra de gevoeligheid van onze instrumenten een beetje geavanceerder wordt.

Toevallig, nog een andere recente studie heeft de ontdekking van enkele "vreemde radiocirkels" in de lucht gemeld. Deze cirkels zijn vreemd omdat ze enorm zijn en toch niet geassocieerd zijn met een zichtbaar object. Voor nu, ze tarten elke conventionele verklaring, dus wormgaten zijn naar voren geschoven als mogelijke oorzaak.

Een blik wormen

Wormgaten hebben een sterke greep op onze collectieve verbeelding. Op een manier, ze zijn een heerlijke vorm van escapisme. In tegenstelling tot zwarte gaten, die een beetje angstaanjagend zijn omdat ze alles opsluiten wat zich binnendringt, wormgaten kunnen ons in staat stellen om sneller dan de lichtsnelheid naar verre oorden te reizen. Het kunnen zelfs tijdmachines zijn, een manier bieden om achteruit te reizen - zoals wijlen Stephen Hawking in zijn laatste boek suggereerde.

Wormgaten duiken ook op in de kwantumfysica, die de wereld van atomen en deeltjes regeert. Volgens de kwantummechanica, deeltjes kunnen uit de lege ruimte springen, om even later te verdwijnen. Dit is in talloze experimenten gezien. En als deeltjes kunnen worden gemaakt, waarom geen wormgaten? Natuurkundigen geloven dat wormgaten in het vroege universum zijn gevormd uit een schuim van kwantumdeeltjes die in en uit het bestaan ​​​​springen. Sommige van deze "oorspronkelijke wormgaten" zijn er misschien nog steeds.

Recente experimenten met 'kwantumteleportatie' - een 'ontlichaamde' overdracht van kwantuminformatie van de ene locatie naar de andere - bleken op een griezelig vergelijkbare manier te werken als twee zwarte gaten die via een wormgat zijn verbonden. Deze experimenten lijken de "kwantuminformatieparadox" op te lossen, wat suggereert dat fysieke informatie permanent in een zwart gat zou kunnen verdwijnen. Maar ze onthullen ook een diep verband tussen de notoir onverenigbare theorieën van kwantumfysica en zwaartekracht - waarbij wormgaten voor beide relevant zijn - wat een rol kan spelen bij de constructie van een 'theorie van alles'.

Dat wormgaten een rol spelen bij deze fascinerende ontwikkelingen zal niet onopgemerkt blijven. We hebben ze misschien niet gezien, maar ze zouden er zeker kunnen zijn. Ze kunnen ons zelfs helpen enkele van de diepste kosmische mysteries te begrijpen, zoals of ons universum het enige is.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.