Iedereen wil een wormgat. Ik bedoel, wie wil de moeite nemen om de lange en langzame routes door het hele universum te reizen, terwijl het tienduizenden jaren duurt om nog maar een saaie ster te bereiken? Niet als je in de dichtstbijzijnde wormgatopening kunt komen, een korte wandeling kunt maken en in een exotische verre uithoek van het universum terechtkomt.
Er is echter een kleine technische moeilijkheid: Wormgaten, die zo extreem zijn in de ruimte-tijd dat er een snelkoppelingstunnel ontstaat, zijn catastrofaal instabiel. Zoals in, zodra je een enkel foton door het gat stuurt, stort het sneller in dan de lichtsnelheid.
Maar een recent artikel, gepubliceerd op 29 juli in het preprint-tijdschrift arXiv, heeft een manier gevonden om een bijna stabiel wormgat te bouwen, een die wel instort maar langzaam genoeg is om berichten - en mogelijk zelfs dingen - te verzenden voordat het zichzelf uit elkaar scheurt . Het enige wat je nodig hebt zijn een paar zwarte gaten en een paar oneindig lange kosmische snaren.
Makkelijk.
Het wormgatprobleem
In principe is het bouwen van een wormgat vrij eenvoudig. Volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie vervormen massa en energie het weefsel van ruimte-tijd. En een bepaalde speciale configuratie van materie en energie maakt de vorming van een tunnel mogelijk, een kortere weg tussen twee verder afgelegen delen van het universum.
Helaas zijn die wormgaten, zelfs op papier, fantastisch onstabiel. Zelfs een enkel foton dat door het wormgat gaat, veroorzaakt een catastrofale cascade die het wormgat uit elkaar scheurt. Een gezonde dosis negatieve massa - ja, dat is materie, maar met een tegenovergesteld gewicht - kan de destabiliserende effecten van gewone materie die door het wormgat probeert te passeren, tegengaan, waardoor het verplaatsbaar wordt.
Oké, materie met negatieve massa bestaat niet, dus we hebben een nieuw plan nodig.
Laten we beginnen met het wormgat zelf. We hebben een ingang en een uitgang nodig. Het is theoretisch mogelijk om een zwart gat (een gebied in de ruimte waar niets kan ontsnappen) te verbinden met een wit gat (een theoretisch gebied in de ruimte waar niets binnen kan komen). Wanneer deze twee vreemde wezens samenkomen, vormen ze een geheel nieuw ding: een wormgat. Dus je kunt in beide uiteinden van deze tunnel springen en in plaats van in de vergetelheid te raken, loop je onschadelijk de andere kant uit.
Oh, maar witte gaten bestaan ook niet. Man, dit wordt lastig.
Laad het op
Omdat witte gaten niet bestaan, hebben we een nieuw plan nodig. Gelukkig onthult een slimme wiskunde een mogelijk antwoord: een geladen zwart gat. Zwarte gaten kunnen een elektrische lading dragen (het is niet gebruikelijk vanwege de manier waarop ze van nature zijn gevormd, maar we nemen wat we kunnen krijgen). De binnenkant van een geladen zwart gat is een vreemde plaats, met de normale puntachtige singulariteit van een zwart gat uitgerekt en vervormd, waardoor het een brug kan vormen naar een ander tegenovergesteld geladen zwart gat.
Voila: een wormgat, dat alleen dingen gebruikt die echt kunnen bestaan.
Maar dit wormgat-via-opgeladen-zwarte gaten heeft twee problemen. Ten eerste is het nog steeds onstabiel en als iets of iemand het daadwerkelijk probeert te gebruiken, valt het uit elkaar. De andere is dat de twee tegengesteld geladen zwarte gaten door elkaar worden aangetrokken - zowel door zwaartekracht als door elektrische krachten - en als ze samen vallen, krijg je slechts één groot, neutraal geladen en totaal nutteloos zwart gat.
Leg er een kosmische strik op
Om dit allemaal te laten werken, moeten we ervoor zorgen dat de twee geladen zwarte gaten veilig ver van elkaar blijven en dat de tunnel van het wormgat zichzelf kan openhouden. Een mogelijke oplossing: kosmische snaren.
Kosmische snaren zijn theoretische defecten, vergelijkbaar met de scheuren die ontstaan wanneer ijs bevriest, in het weefsel van ruimte-tijd. Deze kosmische resten vormden zich in de vroege, bedwelmende dagen van de eerste fracties van een seconde na de oerknal. Het zijn echt exotische objecten, niet breder dan een proton, maar met een lengte van een centimeter groter dan de Mount Everest. Je wilt er zelf nooit een tegenkomen, omdat ze je in tweeën zouden snijden als een kosmische lichtzwaard, maar je hoeft je geen zorgen te maken omdat we niet eens zeker weten of ze bestaan, en we hebben er nog nooit een gezien in het heelal.
Toch is er geen reden waarom ze niet kunnen bestaan, dus het is een eerlijk spel.
Ze hebben nog een andere zeer nuttige eigenschap als het gaat om wormgaten: enorme spanning. Met andere woorden, ze houden er echt niet van om rondgeduwd te worden. Als u het wormgat met een kosmische snaar inrijgt en de snaar langs de buitenranden van de zwarte gaten laat passeren en aan beide uiteinden helemaal naar het oneindige uitrekt, voorkomt de spanning in de snaar dat de geladen zwarte gaten worden aangetrokken aan elkaar, de twee uiteinden van het wormgat ver van elkaar verwijderd. In wezen werken de verre uiteinden van de kosmische snaar als twee tegengestelde touwtrekkende teams, die de zwarte gaten tegenhouden.
De trillingen kalmeren
Eén kosmische snaar lost een van de problemen op (de uiteinden open houden), maar het voorkomt niet dat het wormgat zelf instort als je het daadwerkelijk zou gebruiken. Laten we dus een andere kosmische snaar erin gooien, ook het wormgat inrijgen, maar het ook door de normale ruimte tussen de twee zwarte gaten lussen.
Wanneer kosmische snaren in een lus worden gesloten, wiebelen ze - veel. Deze trillingen wikkelen het weefsel van de ruimtetijd om hen heen, en wanneer ze precies goed zijn afgesteld, kunnen de trillingen ervoor zorgen dat de energie van de ruimte in hun omgeving negatief wordt, en zich effectief gedraagt als een negatieve massa in het wormgat, waardoor deze mogelijk wordt gestabiliseerd.
Het lijkt een beetje ingewikkeld, maar in het recente artikel gaf een team van theoretische natuurkundigen stapsgewijze instructies om precies zo'n wormgat te construeren. Het is geen perfecte oplossing: uiteindelijk trekken de inherente trillingen in de kosmische snaren - dezelfde die het wormgat open kunnen houden - energie, en dus massa, weg van de snaar, waardoor deze steeds kleiner wordt. In wezen slingeren de kosmische snaren na verloop van tijd zichzelf in de vergetelheid, met volledige instorting van het wormgat niet ver daarachter. Maar het samengebonden wormgat kan lang genoeg stabiel blijven om berichten of zelfs objecten door de tunnel te laten reizen en eigenlijk niet te laten sterven, wat leuk is.
Maar eerst moeten we wat kosmische snaren vinden.
Paul M. Sutter is astrofysicus bij De Ohio State University, gastheer van Vraag een Spaceman en Space Radio, en auteur van Jouw plaats in het universum.
