Wissenschaftliche Studien best?tigen – 3

Rajibul Scheich vom Tata-Institut fur Grundlagenforschung in Indien schlug eine Moglichkeit vor, die Halse von Maulwurflochern von schwarzen Lochern zu unterscheiden. Der Vordruck eines wissenschaftlichen Artikels mit theoretischen Berechnungen der Physik ist auf der Website veroffentlicht arXiv.org .

Ein Wurmloch (es ist ein Maulwurf und ein Wurmloch) ist ein hypothetisches Objekt, das zu jedem Zeitpunkt einen "geraden Tunnel" zwischen bestimmten Bereichen des Raumes darstellt. Stellen wir uns ein zerknittertes Blatt Papier vor. Sie konnen reisen, ohne die Oberflache zu verlassen. Um dann von Punkt A nach Punkt B zu gelangen, mussen Sie alle Kurven gewissenhaft uberwinden. Und Sie konnen die Oberflache "durchbohren" und direkt an den gewunschten Punkt auf der anderen Seite gelangen. Hier bietet das Wurmloch diese Moglichkeit (allerdings nicht fur Raumschiffe, sondern bestenfalls fur Photonen).

Maulwurfe haben die Phantasie von Physikern seit langem erregt, weil sie eine Moglichkeit sind, in Bereiche des Weltraums zu schauen, die aufgrund der sehr geringen Lichtgeschwindigkeit im Kosmos fur die direkte Beobachtung unzuganglich sind. Ausserdem verbinden Wurmlocher nach einigen Theorien verschiedene Universen im Multiversum. Das bedeutet, dass Sie moglicherweise auch in ein anderes Universum schauen konnen.

Das Vorhandensein von Wurmlochern widerspricht nicht der allgemeinen Relativitatstheorie Einsteins – der tiefsten und bisher am besten getesteten Theorie der Raum-Zeit. Es stimmt, dass exotische Formen der Materie notwendig sind, um den Maulwurf aufrechtzuerhalten, von deren Existenz Physiker noch nicht uberzeugt sind.

Wo Theoretikern das Wissen fehlt, kann Beobachtung helfen. Die Schwierigkeit besteht darin, dass fur einen Astronomen der "Eingang" in das Maulwurfloch (der Hals, wie Experten sagen) fast genauso aussehen sollte wie ein Schwarzes Loch.

Wie Sie wissen, werden Schwarze Locher nicht direkt beobachtet, dafur sind sie schwarz. Sie werden durch das Leuchten der auf sie fallenden Substanz, die Parameter der Umlaufbahnen von Satellitenkorpern und seit kurzem auch Gravitationswellen entdeckt. Bisher war den Astronomen jedoch keine Moglichkeit bekannt, ein Schwarzes Loch von einem Maulwurfloch zu unterscheiden.

Der Scheich schlagt eine solche Methode vor. Es basiert auf einer speziellen Struktur, die sich aufgrund der Gravitationseinwirkung eines Schwarzen Lochs auf die umgebenden Photonen bildet. Dies ist ein charakteristischer dunkler Bereich vor einem hellen Hintergrund, der sogenannte Schatten. Die Quelle der "Beleuchtung", die benotigt wird, um Schatten zu erzeugen, kann sowohl eine Scheibe der Materie sein, die in ein Schwarzes Loch fallt (eine Akkretionsscheibe, wie Experten sagen), als auch andere Himmelskorper.

Der Physiker untersuchte eine bestimmte Klasse von Wurmlochern, die sogenannten Theo-Wurmlocher. Er untersuchte theoretisch die Abhangigkeit der Form des Halsschattens von der Geschwindigkeit seiner Drehung um seine Achse. Der Autor verglich dann die Ergebnisse mit dem Verhalten des beliebtesten rotierenden Schwarzen Lochs, das als Kerr-Schwarzes Loch bekannt ist.

Wie die Ausgabe von ScienceAlert ausfuhrt, stellte sich heraus, dass der Hals eines Wurmlochs bei langsamer Drehung nicht von einem Schwarzen Loch zu unterscheiden ist. Wenn sich das Objekt jedoch schneller dreht, lasst die Form des Schattens erkennen, ob das schwarze Loch vor uns liegt oder der Hals eines Wurmlochs. Es ist wichtig, dass solche Geschwindigkeiten nicht extrem hoch sind und in Wirklichkeit sehr gut beobachtet werden konnen.

"Die hier erzielten Ergebnisse zeigen, dass Wurmlocher, die in dieser Arbeit behandelt werden und eine angemessene Rotationsgeschwindigkeit um ihre Achse haben, durch Beobachtungen ihrer Schatten von Schwarzen Lochern unterschieden werden konnen", schreibt der Scheich in einer Anmerkung zu seinem Artikel.

Die Schwierigkeit besteht darin, dass bis heute weder von Schwarzen Lochern noch von den Halsen der Maulwurflocher Schatten beobachtet wurden. Der Grund dafur ist, dass eine sehr hohe Auflosung erforderlich ist (die Fahigkeit, kleine Details zu unterscheiden). Das ET-Radioteleskopsystem, das den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs direkt "erkennen" soll, hat jedoch vermutlich die richtigen Parameter und hat bereits erste Beobachtungen durchgefuhrt.

Wissenschaftler der Johns Hopkins University haben eine Hypothese uber die Existenz einer besonderen Art von kosmischen Objekten vorgeschlagen, die unsichtbar sind und Licht wie Schwarze Locher krummen, jedoch keinen klassischen Ereignishorizont haben. Die Entdeckung wird in einem Artikel in der Zeitschrift Physical Review D berichtet.

Die Forscher nutzten die Stringtheorie, um eine theoretische Suche nach Objekten durchzufuhren, die die gleichen Gravitationseffekte wie Schwarze Locher reproduzieren konnten. Sie fanden heraus, dass diese Bedingung mit topologischen Solitonen ubereinstimmt, die eine ungewohnliche Art von Raum-Zeit-Deformation darstellen, wobei zusatzliche kompakte Messungen erforderlich sind.

Computersimulationen haben gezeigt, dass topologische Solitonen im Gegensatz zu herkommlichen Schwarzen Lochern schwache Lichtstrahlen emittieren, die sonst der Schwerkraft eines echten Schwarzen Lochs nicht entgehen konnten. Photonen bewegen sich entlang zahlreicher gekrummter Bahnen, wodurch der Schatten eines falschen Schwarzen Lochs verschwommen erscheint. Bei einem gewohnlichen Schwarzen Loch definiert ein solcher Schatten die Grenzen des Ereignishorizonts – einen Bereich, aus dem das Licht nicht ausbrechen kann.

Topologische Solitonen sind das Ergebnis einer im Jahr 2021 durchgefuhrten Modifikation der allgemeinen Relativitatstheorie von Einstein mit Hilfe einiger Erkenntnisse aus der Stringtheorie. Sie sind ein Beispiel fur exotische Objekte innerhalb der Quantengravitation, die versucht, die Quantenmechanik und die Auswirkungen der Relativitatstheorie in Einklang zu bringen. Aber auch ohne die Verwendung der Stringtheorie ist es moglich, andere hypothetische Objekte zu existieren, die Alternativen zu Schwarzen Lochern sind – zum Beispiel Bosonsterne und Gravastare.

Aus dem Buch von Tikhomirov A.E. Structural levels and systemic organization of matter. "LitRes«, Moskau, 2023, P. 1 (Ubersetzung aus dem Angianischen): "Theoretische Physiker der Radbaud-Universitat in Nijmegen haben eine Studie durchgefuhrt, die die Richtigkeit von Stephen Hawkings Theorie uber Schwarze Locher uberpruft hat. Die Ergebnisse bestatigten sie teilweise und liessen auch die Annahme zu, dass alles im Universum allmahlich verdampft. Die neue theoretische Studie fuhrten die Physiker Michael Wondrak, Walter van Suilek und Heino Falke durch. Sie testeten die Theorie des beruhmten theoretischen Physikers Stephen Hawking uber Schwarze Locher und fanden heraus, dass er in vielerlei Hinsicht, aber nicht in allem, Recht hatte. Zu seiner Zeit argumentierte Hawking mit einer Kombination aus Quantenphysik und Einsteins Gravitationstheorie, dass die spontane Geburt und Vernichtung von Teilchenpaaren in der Nahe des Ereignishorizonts stattfinden sollte. Das heisst "Nicht-Ruckkehrpunkt", also eine unsichtbare Eigenschaft, hinter der es fur alle Objekte, selbst fur die kleinsten, keine Rettung mehr vor der Gravitationskraft des Schwarzen Lochs gibt.