Astronomia

Come potremmo osservare un wormhole?

Come potremmo osservare un wormhole?

Un wormhole è una sorta di tunnel che potrebbe collegare due punti nello spaziotempo. Questi sono oggetti teorici che non sono stati osservati. Quali prove osservative potremmo cercare per confermare (o smentire) la loro esistenza? Se esistono, cosa dovremmo cercare per trovarne uno?

Questo risponde a come potrebbero essere creati i wormhole. Non è questo che sto chiedendo. Voglio sapere quali osservazioni si potrebbero fare (potenzialmente con i telescopi che non abbiamo ancora) per confermare l'esistenza dei wormhole.


Un modo plausibile per rilevare i wormhole (carta) è il microlensing gravitazionale. I percorsi della luce sono piegati dallo spaziotempo curvo attorno al wormhole, in modo simile a quanto accade vicino ai buchi neri. Quando un wormhole si muove davanti alle stelle sullo sfondo, può far variare la luminosità in modo caratteristico, rendendo possibile distinguerlo da un buco nero.

Uno dei problemi è che ci sono molti possibili modelli di wormhole, quindi le curve di luce possono apparire diverse. Alcuni possono anche produrre più anelli di Einstein, altri nessuno. Tuttavia, questa potrebbe in teoria essere una buona notizia per imparare quale modello è giusto se si vede una curva di luce davvero strana. In pratica, dato il rumore e la mancanza di osservazioni, saranno probabilmente possibili più spiegazioni per molto tempo se si vede un solo esempio.


Wormhole

UN wormhole (o Ponte Einstein-Rosen o Tunnel spaziale Einstein-Rosen) è una struttura speculativa che collega punti disparati nello spaziotempo, e si basa su una soluzione speciale delle equazioni di campo di Einstein.

Un wormhole può essere visualizzato come un tunnel con due estremità in punti separati nello spaziotempo (cioè luoghi diversi, punti diversi nel tempo o entrambi).

I wormhole sono coerenti con la teoria della relatività generale di Einstein, ma resta da vedere se esistono effettivamente wormhole. Molti scienziati postulano che i wormhole siano semplicemente proiezioni di una quarta dimensione spaziale, analoga a come un essere bidimensionale (2D) potrebbe sperimentare solo una parte di un oggetto tridimensionale (3D). [1]

In teoria, un wormhole potrebbe collegare distanze estremamente lunghe come un miliardo di anni luce, o brevi distanze come pochi metri, o diversi punti nel tempo, o persino universi diversi. [2]


Come individuare un wormhole (se esiste)

Un nuovo studio delinea un metodo per rilevare un fenomeno speculativo che ha catturato a lungo l'immaginazione dei fan della fantascienza: i wormhole, che formano un passaggio tra due regioni separate dello spaziotempo.

Tali percorsi potrebbero collegare un'area del nostro universo a un tempo e/o luogo diverso all'interno del nostro universo, oa un universo completamente diverso.

L'esistenza di wormhole è oggetto di dibattito. Ma in un articolo pubblicato il 10 ottobre in Revisione fisica D, i fisici descrivono una tecnica per rilevare questi ponti.

Il metodo si concentra sull'individuazione di un wormhole attorno a Sagittarius A*, un oggetto che si pensa sia un buco nero supermassiccio nel cuore della galassia della Via Lattea. Sebbene non ci siano prove di un wormhole lì, è un buon posto per cercarne uno perché si prevede che i wormhole richiedano condizioni gravitazionali estreme, come quelle presenti nei buchi neri supermassicci.

Nel nuovo articolo, gli scienziati scrivono che se esistesse un wormhole a Sagittarius A*, le stelle vicine sarebbero influenzate dalla gravità delle stelle all'altra estremità del passaggio. Di conseguenza, sarebbe possibile rilevare la presenza di un wormhole cercando piccole deviazioni nell'orbita prevista delle stelle vicino a Sagittarius A*.

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“Se hai due stelle, una su ciascun lato del tunnel spaziale, la stella dalla nostra parte dovrebbe sentire l'influenza gravitazionale della stella dall'altra parte. Il flusso gravitazionale passerà attraverso il wormhole, dice Dejan Stojkovic, Ph.D., cosmologo e professore di fisica all'Università del Buffalo College of Arts and Sciences. “Quindi, se mappi l'orbita prevista di una stella attorno a Sagittarius A*, dovresti vedere le deviazioni da quell'orbita se c'è un wormhole con una stella dall'altra parte.”

Stojkovic ha condotto lo studio con il primo autore De-Chang Dai, Ph.D., dell'Università di Yangzhou in Cina e della Case Western Reserve University.

Uno sguardo ravvicinato a S2, una stella in orbita attorno a Sagittario A*

Stojkovic osserva che se i wormhole verranno mai scoperti, non saranno del tipo che spesso la fantascienza immagina.

"Anche se un wormhole è attraversabile, le persone e le navi spaziali molto probabilmente non passeranno attraverso", dice. “Realisticamente, avresti bisogno di una fonte di energia negativa per mantenere aperto il wormhole, e non sappiamo come farlo. Per creare un enorme wormhole stabile, hai bisogno di un po' di magia

Tuttavia, i wormhole, attraversabili o meno, sono un fenomeno teorico interessante da studiare. Sebbene non ci siano prove sperimentali dell'esistenza di questi passaggi, sono possibili, secondo la teoria. Come spiega Stojkovic, i wormhole sono "una soluzione legittima alle equazioni di Einstein".

La ricerca in Revisione fisica D si concentra su come gli scienziati potrebbero cercare un wormhole cercando perturbazioni nel percorso di S2, una stella che gli astronomi hanno osservato in orbita attorno a Sagittarius A*.

Sebbene le attuali tecniche di sorveglianza non siano ancora abbastanza precise per rivelare la presenza di un wormhole, Stojkovic afferma che la raccolta di dati su S2 per un periodo di tempo più lungo o lo sviluppo di tecniche per tracciare i suoi movimenti in modo più preciso renderebbero possibile tale determinazione. Questi progressi non sono troppo lontani, dice, e potrebbero avvenire entro uno o due decenni.

Stojkovic avverte, tuttavia, che mentre il nuovo metodo potrebbe essere utilizzato per rilevare un wormhole, se presente, non dimostrerà rigorosamente che sia presente un wormhole.

“Quando raggiungiamo la precisione necessaria nelle nostre osservazioni, potremmo essere in grado di dire che un wormhole è la spiegazione più probabile se rileviamo perturbazioni nell'orbita di S2,”, dice. “Ma non possiamo dire che, ‘Sì, questo è sicuramente un wormhole.’ Potrebbe esserci qualche altra spiegazione, qualcos'altro dalla nostra parte che perturba il movimento di questa stella.”

Sebbene il documento si concentri sui wormhole attraversabili, la tecnica che delinea potrebbe indicare la presenza di un wormhole attraversabile o non attraversabile, afferma Stojkovic. Spiega che poiché la gravità è la curvatura dello spaziotempo, gli effetti della gravità si fanno sentire su entrambi i lati di un wormhole, indipendentemente dal fatto che gli oggetti possano attraversarlo o meno.

Fornito da: Università a Buffalo

Maggiori informazioni: De-Chang Dai et al. Osservando un wormhole. Revisione fisica D (2019). DOI: 10.1103/PhysRevD.100.083513J

Immagine: Il concetto di un artista illustra un buco nero supermassiccio. Un nuovo studio teorico delinea un metodo che potrebbe essere utilizzato per cercare i wormhole (un fenomeno speculativo) sullo sfondo dei buchi neri supermassicci.
Credito: NASA/JPL-Caltech


Come osservare un wormhole

Se esistono wormhole, è possibile osservarne uno? Un affascinante documento decennale sostiene la possibilità, basata sul fenomeno osservato dello spazio curvo di massa, che si manifesta in numerosi casi di lente gravitazionale. Proprio come l'immagine di un oggetto sullo sfondo come una galassia lontana può essere piegata da una massa interposta per produrre un'immagine ingrandita, così i wormhole potrebbero essere rilevati attraverso i loro effetti visivi.

Ma i wormhole, ricorda, sono bestie strane. Dovrebbero mostrare una massa negativa. Il risultato: invece di focalizzare la luce come una lente gravitazionale, un wormhole dovrebbe diffonderla in tutte le direzioni.

Ho discusso delle possibilità con Geoffrey Landis al Glenn Research Center un paio di anni fa. Landis, che ha lavorato al documento "Natural Wormholes as Gravitational Lenses" (Physical Review D, 15 marzo 1995: pp. 3124-27) con un team straordinario (John Cramer, Robert Forward, Gregory Benford et al.) ha sottolineato che un vero wormhole non sarebbe visibile. Ma se un wormhole passasse davanti a una stella interposta, si formerebbe un alone di luce. E mentre il wormhole si spostava su un lato dell'oggetto sullo sfondo, ne risulterebbe un picco di luce. Quindi la firma è: un picco di luce, un alone, poi un altro picco. E potrebbe essere che qualcuno alla ricerca di lenti gravitazionali riesca a trovare una tale firma un giorno, se i wormhole esistono.

Immagine: La resa di questo artista raffigura un ipotetico veicolo spaziale con un anello di induzione a "energia negativa", ispirato da recenti teorie che descrivono come lo spazio potrebbe essere deformato con energia negativa per produrre un trasporto iperveloce per raggiungere sistemi stellari distanti. Credito: Les Bossinas (Cortez III Service Corp.), 1998 NASA.

Inoltre, la maggior parte dei wormhole potrebbe essersi chiusa subito dopo il Big Bang, lasciandoci a costruire il nostro. Stabilizzare la bocca di un wormhole richiederebbe forme bizzarre di materia con massa negativa, che è solo uno di una serie di problemi che rendono improbabile la produzione di wormhole. In un'intervista a Universo oggi, il fisico Dr. Stephen Hsu dell'Università dell'Oregon discute il suo recente lavoro sui vincoli che l'universo impone alla materia.

Per ottenere la materia esotica molto strana di cui ho parlato prima con una pressione molto negativa, si scopre che le equazioni mostrano che quando si forza la pressione a essere così negativa, c'è sempre una modalità instabile nella materia, il che significa che se si dovesse urtare il tuo apparato, potresti scoprire che la materia esotica – che sta stabilizzando il wormhole – collassa in un mucchio di foto o qualcosa del genere.

Direi che è teoricamente impossibile costruire materia classica che sia stabile e possa stabilizzare un wormhole. Potresti chiedere, beh, forse eviterò solo di urtare la cosa, ma se dovessi inviare una persona attraverso il wormhole, ciò fornirebbe un urto e molto probabilmente farebbe crollare l'intera cosa.

La chiave di questo lavoro sta cercando di determinare se il problema nella creazione di wormhole è puramente tecnologico o il risultato di limitazioni fondamentali della fisica. Questa domanda merita chiaramente un'indagine, anche se non conosceremo la risposta per un po' di tempo. Ma gli studi di Hsu finora lo portano a credere che i futuri fantascientifici in cui la razza umana rimane vicino al Sole siano più realizzabili della visione di Star Trek di un facile viaggio interstellare. Meglio lavorare, forse, sulla bioingegneria o sull'intelligenza artificiale che sul volo stellare.

Sogni Centauriuri si appoggia a una terza alternativa: il volo interstellare non viola le leggi della fisica, ma sarà lungo, lento e raro. Nella probabile assenza di wormhole, i primi voli saranno realizzati mediante propulsione a raggi mediante laser o fasci di particelle, o forse motori azionati da una qualche forma di fusione avviata dall'antimateria. Se arriviamo allo stadio del volo stellare con equipaggio, non coinvolgerà veicoli delle dimensioni di transatlantici con centinaia di membri dell'equipaggio, ma piccole squadre che trascorrono decenni in veicoli angusti in missioni di colonizzazione a senso unico. Non è uno scenario di Star Trek, ma un futuro umano nelle stelle sembra fattibile indipendentemente dal fatto che troviamo o meno i wormhole.

Per ulteriori informazioni, vedere Roman Buniy e Stephen Hsu, “I wormhole semiclassici e le macchine del tempo sono instabili,” un riassunto del quale è disponibile qui. BBC News ha anche pubblicato un articolo recente sul lavoro di Hsu.


I wormhole potrebbero proiettare "ombre" che possiamo rilevare

Un nuovo studio suggerisce che i wormhole, o ipotetici tunnel attraverso lo spazio-tempo che consentono viaggi più veloci della luce, potrebbero lasciare impronte oscure e rivelatrici nel cielo che potrebbero essere viste con i telescopi.

Queste "ombre" del wormhole leggermente piegate e oblunghe potrebbero essere distinte dalle macchie più circolari lasciate dai buchi neri e, se rilevate, potrebbero mostrare che le scorciatoie cosmiche proposte per la prima volta da Albert Einstein più di un secolo fa sono, in effetti, reali , dice un ricercatore.

I wormhole sono scorciatoie cosmiche, tunnel che scavano nell'iperspazio. Salta da una parte e potresti emergere dall'altra parte dell'universo: un metodo conveniente di viaggio iperveloce che è diventato un tropo della fantascienza. [8 modi in cui puoi vedere la teoria della relatività di Einstein nella vita reale]

Questi capisaldi della fantascienza derivano dalle equazioni della teoria della relatività generale di Einstein. Come lo spazio-tempo attorno ai buchi neri, i wormhole sono regioni in cui il tessuto dello spazio-tempo è talmente deformato che la luce non viaggia più in linea retta. I fotoni, o particelle di luce provenienti da gas, polvere o stelle di fondo vicine, si spostano intorno al wormhole, generando un anello di luce. Ma i fotoni troppo vicini cadrebbero attraverso il wormhole e lascerebbero dietro di sé un vuoto scuro e rotondo chiamato ombra.

Tale ombra sarebbe simile a quelle proiettate dai buchi neri, incluso quello supermassiccio al centro della galassia della Via Lattea, che gli astronomi stanno ora cercando di osservare direttamente. La sua ombra sembrerebbe minuscola, quindi gli astronomi stanno collegando parabole radio in tutto il mondo per formare un telescopio delle dimensioni della Terra, chiamato Event Horizon Telescope. Stanno ora analizzando il primo lotto di dati, che hanno raccolto l'anno scorso.

Nella nuova analisi, pubblicata sulla rivista preprint arXiv il 30 marzo, Rajibul Shaikh, un fisico del Tata Institute of Fundamental Research di Mumbai, in India, ha scoperto che un certo tipo di wormhole rotante proietterebbe un'ombra più grande e distorta rispetto al uno lanciato da un buco nero. Mentre un wormhole ruotava più velocemente, la sua ombra sembrerebbe un po' smussata, mentre l'ombra di un buco nero rimarrebbe più simile a un disco.

"Attraverso l'osservazione delle loro ombre, potrebbe essere possibile distinguere tra buchi neri e wormhole", ha detto Shaikh a WordsSideKick.com.

I ricercatori hanno già calcolato l'ombra di un wormhole rotante, ma hanno trascurato l'effetto della "gola" del wormhole, che collega le sue due estremità, ha detto Shaikh. Utilizzando la nuova analisi, gli astronomi potrebbero, in linea di principio, identificare un'ombra del wormhole quando ne vedono uno. E se lo facessero, non sarebbe solo la prova di qualcosa di fantascientifico, ma anche prove indirette di qualche tipo di materia esotica o di una teoria modificata della gravità, ha detto.

Secondo la relatività generale, un wormhole ha bisogno di materia esotica (e ancora teorica) che si comporti come l'antigravità per tenerlo aperto, altrimenti collasserebbe immediatamente. Altrimenti, un wormhole stabile potrebbe richiederci di ripensare alla nostra comprensione della gravità, ha detto Shaikh.

Ma la nuova analisi, che è stata sottoposta a revisione paritaria sulla rivista Physical Review D, si riferisce solo a una classe specifica di wormhole. "Deve essere studiato se o in che misura i risultati si trasferiscono a classi più ampie di wormhole", ha detto Shaikh.

Questo tipo di wormhole ha anche una simmetria più semplice e irrealistica, ha affermato John Friedman, un fisico dell'Università del Wisconsin-Milwaukee che non è stato coinvolto nello studio. La nuova analisi di Shaikh probabilmente non si applicherebbe a un wormhole più realistico perché la materia esotica è così misteriosa.

"È altamente improbabile che esistano wormhole macroscopici", ha detto Friedman a WordsSideKick.com. "Se lo fanno, la natura sconosciuta della materia che sostiene il wormhole rende impossibile prevedere l'ombra."

Per calcolare l'ombra è necessario conoscere la geometria del tessuto spazio-temporale che la circonda. Questa geometria dipende dalle proprietà della materia esotica. Ma poiché nessuno sa quale potrebbe essere questa materia, l'esatta geometria - e quindi l'ombra - rimarrebbe un mistero, ha detto Friedman.


I wormhole potrebbero essere in agguato nell'universo: ecco i modi proposti per trovarli

La teoria della relatività generale di Albert Einstein ha cambiato profondamente il nostro pensiero sui concetti fondamentali della fisica, come lo spazio e il tempo. Ma ci ha anche lasciato alcuni misteri profondi. Uno erano i buchi neri, che sono stati rilevati inequivocabilmente solo negli ultimi anni. Un altro erano i "wormhole", ponti che collegavano diversi punti nello spaziotempo, fornendo in teoria scorciatoie per i viaggiatori spaziali.

I wormhole sono ancora nel regno dell'immaginazione. Ma alcuni scienziati pensano che presto saremo anche in grado di trovarli. Negli ultimi mesi, diversi nuovi studi hanno suggerito interessanti vie da seguire.

I buchi neri e i wormhole sono tipi speciali di soluzioni alle equazioni di Einstein, che sorgono quando la struttura dello spaziotempo è fortemente piegata dalla gravità. Ad esempio, quando la materia è estremamente densa, il tessuto dello spaziotempo può diventare così curvo che nemmeno la luce può sfuggire. Questo è un buco nero.

Poiché la teoria consente di allungare e piegare il tessuto dello spaziotempo, si possono immaginare tutti i tipi di possibili configurazioni. Nel 1935, Einstein e il fisico Nathan Rosen descrissero come due strati di spaziotempo possono essere uniti, creando un ponte tra due universi. Questo è un tipo di wormhole e da allora ne sono stati immaginati molti altri.

Alcuni wormhole potrebbero essere "attraversabili", il che significa che gli umani potrebbero essere in grado di attraversarli. Per questo, però, dovrebbero essere sufficientemente grandi e mantenuti aperti contro la forza di gravità, che cerca di chiuderli. Spingere lo spaziotempo verso l'esterno in questo modo richiederebbe enormi quantità di "energia negativa".

Sembra fantascienza? Sappiamo che l'energia negativa esiste, ne sono già state prodotte piccole quantità in laboratorio. Sappiamo anche che l'energia negativa è dietro l'espansione accelerata dell'universo. Quindi la natura potrebbe aver trovato un modo per creare wormhole.

Individuare i wormhole nel cielo

Come possiamo mai dimostrare che i wormhole esistono? In un nuovo articolo, pubblicato negli Avvisi mensili della Royal Society, gli astronomi russi suggeriscono che potrebbero esistere al centro di alcune galassie molto luminose e propongono alcune osservazioni per trovarle. Questo si basa su cosa accadrebbe se la materia che uscisse da un lato del wormhole entrasse in collisione con la materia che vi stava cadendo. I calcoli mostrano che lo schianto comporterebbe uno spettacolo spettacolare di raggi gamma che potremmo provare ad osservare con i telescopi.

Potremmo viaggiare in altri universi usando i wormhole?

Questa radiazione potrebbe essere la chiave per differenziare tra un wormhole e un buco nero, precedentemente ritenuto indistinguibile dall'esterno. Ma i buchi neri dovrebbero produrre meno raggi gamma ed espellerli in un getto, mentre la radiazione prodotta attraverso un wormhole sarebbe confinata in una sfera gigante. Sebbene il tipo di wormhole considerato in questo studio sia attraversabile, non sarebbe un viaggio piacevole. Poiché sarebbe così vicino al centro di una galassia attiva, le alte temperature brucerebbero tutto fino a renderlo croccante. Ma questo non sarebbe il caso di tutti i wormhole, come quelli più lontani dal centro galattico.

L'idea che le galassie possano ospitare wormhole al loro centro non è nuova. Prendiamo il caso del buco nero supermassiccio nel cuore della Via Lattea. Questo è stato scoperto seguendo scrupolosamente le orbite delle stelle vicino al buco nero, un risultato importante che è stato assegnato il Premio Nobel per la fisica nel 2020. Ma un recente articolo ha suggerito che questa attrazione gravitazionale potrebbe invece essere causata da un wormhole.

A differenza di un buco nero, un wormhole può "perdere" un po' di gravità dagli oggetti situati dall'altra parte. Questa inquietante azione gravitazionale aggiungerebbe una piccola spinta ai movimenti delle stelle vicino al centro galattico. Secondo questo studio, l'effetto specifico dovrebbe essere misurabile nelle osservazioni nel prossimo futuro, una volta che la sensibilità dei nostri strumenti sarà un po' più avanzata.

Abbiamo appena visto un buco nero. Credito: Event Horizon Telescope

Per coincidenza, un altro studio recente ha riportato la scoperta di alcuni "strani cerchi radio" nel cielo. Questi cerchi sono strani perché sono enormi e tuttavia non associati a nessun oggetto visibile. Per ora, sfidano qualsiasi spiegazione convenzionale, quindi i wormhole sono stati proposti come possibile causa.

Una lattina di vermi

I wormhole hanno una forte presa sul nostro immaginario collettivo. In un certo senso, sono una deliziosa forma di evasione. A differenza dei buchi neri che sono un po' spaventosi in quanto intrappolano tutto ciò che si avventura, i wormhole possono permetterci di viaggiare in luoghi lontani più velocemente della velocità della luce. Potrebbero anche essere macchine del tempo, fornendo un modo per viaggiare a ritroso, come suggerito dal compianto Stephen Hawking nel suo ultimo libro.

I wormhole emergono anche nella fisica quantistica, che governa il mondo degli atomi e delle particelle. Secondo la meccanica quantistica, le particelle possono uscire dallo spazio vuoto, solo per scomparire un attimo dopo. Questo è stato visto in innumerevoli esperimenti. E se si possono creare particelle, perché non i wormhole? I fisici ritengono che i wormhole potrebbero essersi formati nell'universo primordiale da una schiuma di particelle quantistiche che entrano ed escono dall'esistenza. Alcuni di questi "wormhole primordiali" potrebbero essere ancora in circolazione oggi.

I wormhole potrebbero essere sorti nell'universo primordiale.

Recenti esperimenti sul "teletrasporto quantistico" - un trasferimento "disincarnato" di informazioni quantistiche da un luogo all'altro - si sono rivelati funzionare in modo stranamente simile a due buchi neri collegati attraverso un wormhole. Questi esperimenti sembrano risolvere il "paradosso dell'informazione quantistica", che suggerisce che le informazioni fisiche potrebbero scomparire permanentemente in un buco nero. Ma rivelano anche una profonda connessione tra le teorie notoriamente incompatibili della fisica quantistica e della gravità - con i wormhole che sono rilevanti per entrambe - che potrebbe essere determinante nella costruzione di una "teoria del tutto".

È improbabile che il fatto che i wormhole svolgano un ruolo in questi affascinanti sviluppi passi inosservato. Potremmo non averli visti, ma potrebbero certamente essere là fuori. Potrebbero persino aiutarci a capire alcuni dei misteri cosmici più profondi, come ad esempio se il nostro universo è l'unico.

Scritto da Andreea Font, docente di astrofisica alla Liverpool John Moores University.


Come potremmo osservare un wormhole? - Astronomia

Hey ragazzi. Mi chiedevo, cos'è un wormhole? Ho visto molti articoli su di loro, ma non riesco davvero a capire. Sono anche reali?

Un wormhole è come un tunnel che collega due punti nello spaziotempo. Se il wormhole è "attraversabile" funge da scorciatoia attraverso lo spaziotempo. Immagina di tenere in mano un pezzo di carta su cui hai segnato un punto a ciascuna estremità. Ora piega il pezzo di carta a metà ma non lasciare che le estremità si tocchino. Se dovessi viaggiare nello spazio normale (cioè lungo il foglio di carta) il viaggio da uno dei tuoi segni all'altro sarebbe più lungo che se ci fosse un tunnel o un "wormhole" che collega i due punti sulla carta attraverso il vuoto spazio tra di loro. I wormhole possono collegare diversi punti all'interno di un singolo universo o possono collegare diversi universi.

I wormhole sorgono nelle soluzioni dell'equazione di campo della relatività generale di Einstein, ma sono ancora puramente teorici. Molte delle soluzioni con i wormhole richiedono qualcosa chiamato "materia esotica" o materia con densità di energia negativa per mantenere aperto il tunnel e anche questa materia esotica è puramente teorica.

I wormhole sono un argomento popolare perché se reali potrebbero consentire la possibilità di viaggiare nel tempo poiché sono scorciatoie nello spazio E nel tempo. Se hai mai visto i film Contact (basato sul romanzo scritto dal famoso astronomo Carl Sagan) o Donnie Darko, le loro trame si basano sull'idea dei wormhole.

Questa pagina è stata aggiornata l'ultima volta il 27 giugno 2015.

Circa l'autore

Sabrina Stierwalt

Sabrina è stata una studentessa laureata alla Cornell fino al 2009, quando si è trasferita a Los Angeles per diventare ricercatrice al Caltech. Ora studia fusioni di galassie presso l'Università della Virginia e il National Radio Astronomy Observatory a Charlottesville. Puoi anche trovarla rispondere alle domande di scienza nel suo podcast settimanale come Everyday Einstein.


Come potremmo osservare un wormhole? - Astronomia

Hey ragazzi. Mi chiedevo, cos'è un wormhole? Ho visto molti articoli su di loro, ma non riesco davvero a capire. Sono anche reali?

Un wormhole è come un tunnel che collega due punti nello spaziotempo. Se il wormhole è "attraversabile" funge da scorciatoia attraverso lo spaziotempo. Immagina di tenere in mano un pezzo di carta su cui hai segnato un punto a ciascuna estremità. Ora piega il pezzo di carta a metà ma non lasciare che le estremità si tocchino. Se dovessi viaggiare nello spazio normale (cioè lungo il foglio di carta) il viaggio da uno dei tuoi segni all'altro sarebbe più lungo che se ci fosse un tunnel o un "wormhole" che collega i due punti sulla carta attraverso il vuoto spazio tra di loro. I wormhole possono collegare diversi punti all'interno di un singolo universo o possono collegare diversi universi.

I wormhole sorgono nelle soluzioni dell'equazione di campo della relatività generale di Einstein, ma sono ancora puramente teorici. Molte delle soluzioni con i wormhole richiedono qualcosa chiamato "materia esotica" o materia con densità di energia negativa per mantenere aperto il tunnel e anche questa materia esotica è puramente teorica.

I wormhole sono un argomento popolare perché se reali potrebbero consentire la possibilità di viaggiare nel tempo poiché sono scorciatoie nello spazio E nel tempo. Se hai mai visto i film Contact (basato sul romanzo scritto dal famoso astronomo Carl Sagan) o Donnie Darko, le loro trame si basano sull'idea dei wormhole.

Questa pagina è stata aggiornata l'ultima volta il 27 giugno 2015.

Circa l'autore

Sabrina Stierwalt

Sabrina è stata una studentessa laureata alla Cornell fino al 2009, quando si è trasferita a Los Angeles per diventare ricercatrice al Caltech. Ora studia fusioni di galassie presso l'Università della Virginia e il National Radio Astronomy Observatory a Charlottesville. Puoi anche trovarla rispondere alle domande di scienza nel suo podcast settimanale come Everyday Einstein.


Se facessi volare la tua astronave attraverso un wormhole, potresti uscirne vivo? Può essere.

Gli astrofisici hanno escogitato un modo per attraversare un (ipotetico) wormhole che sfida il solito pensiero che i wormhole (se esistono) impiegherebbero più tempo a passare rispetto al resto dello spazio o sarebbero microscopici. Questi wormhole devono solo deformare le regole della fisica, il che va benissimo dato che esisterebbero nel regno della fisica quantistica. Potrebbero succedere cose strane quando diventi quantico. Se i wormhole esistono, alcuni di essi potrebbero essere abbastanza grandi da consentire a un veicolo spaziale non solo di passarci attraverso, ma di arrivare da questa parte dell'universo a qualsiasi altra parte dell'universo in un unico pezzo.

Più wormhole

"Sono possibili wormhole più grandi con un tipo speciale di "settore oscuro", un tipo di materia che interagisce solo gravitazionalmente con la nostra materia. La solita materia oscura ne è un esempio. Tuttavia, quello che abbiamo ipotizzato riguarda un settore oscuro costituito da un geometria extradimensionale", hanno detto a SYFY WIRE l'astrofisico di Princeton Juan Maldacena e lo studente universitario Alexey Milekhin. Recentemente hanno eseguito un nuovo studio che si legge come una dissezione scientifica di ciò che è successo esattamente all'astronave di John Crichton quando è passata attraverso un wormhole in Farscape.

"Questo tipo di wormhole più grande si basa sulla consapevolezza che uno spaziotempo a cinque dimensioni potrebbe descrivere la fisica a energie inferiori a quelle che di solito esploriamo, ma che sarebbe sfuggito al rilevamento perché si accoppia con la nostra materia solo attraverso la gravità", Maldacena e Milekhin disse. "In effetti, la sua fisica è simile all'aggiunta di molti campi senza massa fortemente interagenti alla fisica conosciuta, e per questo motivo può dare origine all'energia negativa richiesta".

Sebbene l'esistenza dei wormhole non sia mai stata dimostrata, potresti difendere le teorie secondo cui potrebbero esistere in profondità nel regno quantico. Il problema è che, anche se esistono, si pensa che siano infinitesimali. Anche gli ipotetici wormhole impiegherebbero così tanto tempo per essere attraversati che saresti fondamentalmente un fossile spaziale quando arriverai dall'altra parte. Maldacena e Milekhin hanno trovato un modo teorico per un wormhole che potrebbe farti attraversare l'universo in pochi secondi e riuscire a non schiacciare la tua navicella spaziale. Almeno ti sembrerebbero secondi. Per tutti gli altri sulla Terra, potrebbero essere diecimila anni. Pensiero spaventoso.

"Di solito quando le persone discutono di wormhole, hanno in mente wormhole 'corti': quelli per i quali il tempo di viaggio sarebbe quasi istantaneo anche per un osservatore distante. Pensiamo che tali wormhole siano incompatibili con i principi di base della relatività", gli scienziati disse. "Quelli che abbiamo considerato sono 'lunghi': per un osservatore distante il percorso lungo lo spazio-tempo normale è più breve che attraverso il wormhole. C'è un fattore di dilatazione del tempo perché l'estrema gravità rende il tempo di viaggio molto breve per il viaggiatore. Per un estraneo , il tempo necessario è molto più lungo, quindi abbiamo coerenza con i principi di relatività, che vietano di viaggiare più veloci della luce".

Perché esistano wormhole attraversabili, ma il vuoto dello spazio dovrebbe essere freddo e piatto per consentire effettivamente ciò che teorizzano. Lo spazio è già freddo. Fai solo finta che sia piatto per il bene di immaginare Maldacena e l'idea di Milekhin di un wormhole.

"Questi wormhole sono grandi, le forze gravitazionali saranno piuttosto piccole. Quindi, se fossero in uno spazio piatto vuoto, non sarebbero pericolosi. Abbiamo scelto le loro dimensioni per essere abbastanza grandi da essere al sicuro dalle grandi forze gravitazionali", loro hanno detto.

Se stessi facendo le montagne russe attraverso un wormhole, urleresti come ha fatto Ellie Arroway quando è successo a lei in Contatto? Credito: Warner Bros.

L'energia negativa dovrebbe esistere anche in un wormhole attraversabile. La fisica vieta che una cosa del genere diventi realtà. Nella fisica quantistica, il concetto di questa energia esotica è spiegato da Stephen Hawking come l'assenza di energia da due pezzi di materia che sono più vicini tra loro anziché essere lontani, perché l'energia deve essere bruciata in modo che possano essere separati nonostante la forza gravitazionale lotti. per rimetterli insieme. I fermioni, che includono particelle subatomiche come elettroni, protoni e neutroni (con l'eccezione che dovrebbero essere privi di massa), entrerebbero da un'estremità e viaggerebbero in circolo. Verrebbero fuori esattamente dove sono entrati, il che suggerisce che la modifica dell'energia nel vuoto può renderlo negativo.

"I primi wormhole teorizzati non erano attraversabili, un osservatore che attraversa un wormhole incontra una singolarità prima di raggiungere il lato opposto, che è correlato al fatto che l'energia positiva tende ad attrarre materia e luce", hanno detto gli scienziati. "Ecco perché lo spaziotempo si restringe alla singolarità di un buco nero. L'energia negativa lo impedisce. Il problema principale è che il particolare tipo di energia negativa che è necessario non è possibile nella fisica classica, e nella fisica quantistica è possibile solo in alcuni importi limitati e per circostanze particolari”.

Diciamo che arrivi a un wormhole spalancato pronto a portarti. nessuno sa dove. Come sarebbe percorrerlo? Probabilmente non diversamente da Space Mountain, se chiedi a Maldacena e Milekhin. Nel loro studio, hanno descritto questi wormhole come "l'ultimo ottovolante".

L'unica cosa che un pilota di astronave dovrebbe fare, a differenza di Farscape's Crichton, who totally lost control, is get the ship in sync with the tidal forces of the wormhole so they could be in the right position to take off. These are the forces that will push and pull an object away from another object depending on the difference in the objects’ strength of gravity, and that gravity would power the spaceship through. This is why it would basically end up flying itself. But there are still obstacles.

"The problem is that every object which enters the wormhole will be accelerated
to very high energies," the scientists said. "It means that a wormhole must be kept extremely ”clean”to be safe for human travel. In particular, even the pervasive cosmic microwave radiation, which has very low energy, would be boosted to high energies and become dangerous for the wormhole traveler."

So maybe this will never happen. Wormholes may never actually be proven to exist. Even if they don’t, it's wild to think about the way quantum physics could even allow for a wormhole that you could coast right through.


Contenuti

Stargate franchise Edit

Wormholes are the principal means of space travel in the Stargate movie and the spin-off television series, Stargate SG-1, Stargate Atlantis e Stargate Universe, to the point where it was called the franchise that is "far and away most identified with wormholes". [8]

The central plot device of the programs is an ancient transportation network consisting of the ring-shaped devices known as Stargates, which generate artificial wormholes that allow one-way matter transmission and two-way radio communication between gates when the correct spatial coordinates are "dialed". However, for some reason not yet explained, the water-like event horizon breaks down the matter and converts it into energy for transport through the wormhole, restoring it into its original state at the destination. This would explain why electromagnetic energy can travel both ways — it doesn't have to be converted.

The one-way rule may be caused by the Stargates themselves: as a Gate may only be capable of creating an event-horizon that either breaks down or reconstitutes matter, but not both. It does serve as a very useful plot device: when one wants to return to the other end one must close the original wormhole and "redial", which means one needs access to the dialing device. The one-way nature of the Stargates helps to defend the gate from unwanted incursions. [9] Also, Stargates can sustain an artificial wormhole for only 38 minutes. It's possible to keep it active for a longer period, but it would take immense amounts of energy. The wormholes generated by the Stargates are based on the misconception that wormholes in 3D space have 2D (circular) event horizons, but a proper visualization of a wormhole in 3D space would be a spherical event horizon. [10] [11]

Babylon 5 e Crusade Edit

In television series Babylon 5 and its spin-off series Crusade, jump points are artificial wormholes that serve as entrances and exits to hyperspace, allowing for faster-than-light travel. Jump points can either be created by larger ships (battleships, destroyers, etc.) or by standalone jumpgates. [11] The more energy used to create the wormhole, the larger the opening will be, so the stand-alone gates are used for heavily trafficked, predetermined interstellar routes, while engines on ships serve as a means of travel primarily for that ship and its support vessels, allowing them to enter and exit hyperspace where a jumpgate is not conveniently close by in normal space. [ citation needed ]

Three distinct types of wormhole are characterized in the series and its sequel stories.

The jump points created by both the jumpgates and large vessels characterize a Lorentzian traversable wormhole with intra-universal endpoints. In the series, however, rather than the exiting endpoint being defined at the time of entry, the ship enters non-Euclidean hyperspace within which tachyon beacons mark possible endpoint destinations in real space. A ship may enter hyperspace with no particular destination, linger or hide there before returning to normal space, even be lost irretrievably should it become unable to exit into normal space. [ citation needed ]

As established in the episode "Movements of Fire and Shadow", jumpgates are considered neutral territory. Thus, it would be a gross violation of rules of engagement to attack them directly, as the jumpgate network is needed by every spacefaring race. However it is a common wartime tactic for opponents to program their jumpgates to deny access by any enemy ships, thus forcing those forces to open their own jump points.

The second type of wormhole depicted in the series is temporal in nature, as when the Great Machine buried miles below the surface of Epsilon Eridani III, a massive alien complex for the generation and control of power on a solar scale, displaces Babylon 4 1000 years into the past, 24 hours after it becomes fully functional, taking Commander Sinclair with it into the past to begin preparations a millennium in advance for the coming war with the Shadows, creating a temporal paradox. [ citation needed ]

The third type of wormhole appears in the series sequel Babylon 5: Thirdspace, as an ancient Vorlon artifact is found drifting in hyperspace and is recovered and brought back into normal space. The device is revealed to be a jumpgate for the creation of an extra-universal Lorentzian wormhole, which opens into a universe dominated by an incredibly powerful and ruthlessly violent alien race. [ citation needed ]

Farscape Edit

The television series Farscape features an American astronaut who accidentally gets shot through a wormhole and ends up in a distant part of the universe, and also features the use of wormholes to reach other universes (or "unrealized realities") and as weapons of mass destruction. [12] [13]

Wormholes are the cause of John Crichton's presence in the far reaches of our galaxy and the focus of an arms race of different alien species attempting to obtain Crichton's perceived ability to control them. Crichton's brain was secretly implanted with knowledge of wormhole technology by one of the last members of an ancient alien species. Later, an alien interrogator discovers the existence of the hidden information and thus Crichton becomes embroiled in interstellar politics and warfare while being pursued by all sides (as they want the ability to use wormholes as weapons). Unable to directly access the information, Crichton is able to subconsciously foretell when and where wormholes will form and is able to safely travel through them (while all attempts by others are fatal). By the end of the series, he eventually works out some of the science and is able to create his own wormholes (and shows his pursuers the consequences of a wormhole weapon). [13] [14]

Star Trek franchise Edit

  • Objects with the features similar to wormholes were featured in episodes of Star Trek: The Original Series, although the word wormhole was not used. The gateway featured in the episode "The City on the Edge of Forever", for example, was a gateway through time that operates somewhat similar to a wormhole. [15][16]
  • Early in the storyline of Star Trek: The Motion Picture, an antimatter imbalance in the refitted Enterprise starship's warp drive power systems creates an unstable ship-generated wormhole directly ahead of the vessel, threatening to rip the starship apart partially through its increasingly severe time dilation effects, until Commander Pavel Chekov fires a photon torpedo to blast apart a sizable asteroid that was pulled in with the starship (and directly ahead of it), destabilizing the wormhole effect and throwing the Enterprise clear as it slowed to sub-light velocities. Near the end of the film, Willard Decker recalls that "Voyager 6" (a.k.a. V'ger) disappeared into what they used to call a "black hole". At one time, black holes in science fiction were often endowed with the traits of wormholes. This has for the most part disappeared as a black hole isn't necessarily a hole in space but a dense mass and the visible vortex effect often associated with black holes is merely the accretion disk of visible matter being drawn toward it. Decker's line is most likely to inform that it was probably a wormhole that Voyager 6 entered, although the intense gravity of a black hole does warp the fabric of spacetime. [17][18]
  • The setting of the television series Star Trek: Deep Space Nine is a space station, Deep Space 9, located near the artificially-createdBajoran wormhole. [19] This wormhole is unique in the Star Trek universe because of its stability. In an earlier episode of Star Trek: The Next Generation it was established that wormholes are generally unstable on one or both ends – either the end(s) move erratically or they do not open reliably. [20][21] The Bajoran wormhole is stationary on both ends and opens consistently. It provides passage to the distant Gamma Quadrant, opening a gate to starships that extends far beyond the reach normally attainable, is the source of a severe threat to the Alpha Quadrant from an empire called the Dominion, and is home to a group of non-physical life forms which make contact with Commander Benjamin Sisko and have also interacted with the Bajorans in the past. Discovered at the start of the series, the existence of the wormhole and the various consequences of its discovery elevate the strategic importance of the space station and is a major factor in most of the overarching plots over the course of the series. [19][22][23]
  • In Star Trek: Voyager, an alien scientist explains that the term wormhole is often used as a layman's term and describes various spatial anomalies. From this it follows that wormholes in Star Trek represent completely different concepts and often only superficially have to do with real predicted wormholes. [citation needed]
  • In the 2009 Star Trek film, red matter is used to create artificial black holes. A large one acts a conduit between spacetime and sends Spock and Nero back in time. [24][25]

Doctor Who Edit

  • The Rift which appears in the long-running British science-fiction series Doctor Who and its spin-off Torchwood is a wormhole. One of its mouths is located in Cardiff Bay, Wales and the other floats freely throughout space-time. It is the central plot device in the latter show. [26]
  • In "Planet of the Dead", a wormhole transports a London double-decker bus to a barren, desert-like planet. The wormhole could only be navigated safely through by a metal object, and human tissue is not meant for inter-space travel, as demonstrated by the bus driver, who is burnt to the bones on attempting to get back to Earth. [27][28]

It is discussed that the Time Vortex was created by the Time Lords (an ancient and powerful race of human-looking aliens that can control space and time the protagonist is one of them) to allow travel of TARDISes (Time And Relative Dimension In Space) to any point in spacetime. [29] [30]

Marvel Cinematic Universe Edit

  • In the 2011 film Thor, based on the Marvel Comics character, reimagines the mythical Bifrost Bridge as a wormhole, also in this case specifically referred to as an Einstein–Rosen Bridge, which is opened and closed by the gatekeeper, Heimdall, to enable travel between the Nine Realms. [31][32]
  • In the 2012 film The Avengers, which also takes place in the Marvel Cinematic Universe, the Tesseract is shown to be capable of opening wormholes into space, allowing the Chitauri to invade New York. [33][34]
  • Also, in the 2013 film Thor: The Dark World based on the same character above, the mythical Bifrost, among another secret passage, reappears referring the Einstein–Rosen Bridge, which allows the main character of the movie and his friends the ability to travel between the different realms of Yggdrasil. Additionally, Jane Foster and her team also encounter a small wormhole in London, which connects to a different realm. Her passing through this wormhole and subsequent contact with The Aether kick-starts the plot. [35][36]
  • In the 2016 film Doctor Strange, Doctor Strange and others using a magical device called a Sling Ring to open wormholes at will. Early on Doctor Strange uses this to steal books about magic from the library. [citation needed]
  • In the 2017 film Thor: Ragnarok, Thor ends up in Sakaar, a garbage planet surrounded by wormholes. The largest one, referred to as the Devil's Anus by locals, is described by Bruce Banner as "a collapsing Neutron Star within an Einstein-Rosen Bridge". [37][38]
  • In the 2018 film Avengers: Infinity War, once Thanos takes the Space Stone from the Tesseract, he can generate wormholes at will. [39]

In some earlier analyses of general relativity, the event horizon of a black hole was believed to form an Einstein-Rosen bridge. Works envisioning black holes as wormholes are listed in Black Holes as Wormhole Bridges. [40] [41]