I science fiction stikker romfarere rutinemessig gjennom ormehull i rom-tid som er forbundet med to sorte hull – himmellegemer så tette at ikke engang lys kan unnslippe klørne deres.
Men er sorte hull virkelig døråpninger inn ormehull? Og ville disse ormehullene se noe ut som sine motstykker i “Star Trek”?
Det korte svaret er sannsynligvis ikke matematikk av universet utelukker det ikke helt.
Av seg selv er det eneste i sentrum av en svart hull er en singularitet – et punkt med uendelig tetthet.
I teorien kan imidlertid et sort hull pares med en speiltvilling, kalt et hvitt hull, for å danne et ormehull. Likevel ville disse teoretiske ormehullene ikke se ut som de som er avbildet i science fiction – tradisjonelle ormehull er spådd å være utrolig ustabile, noe som betyr at de ville kollapse i det øyeblikket en enkelt partikkel av materie kom inn i dem.
Noen fysikere spår at et ormehull kan bli mer stabilt hvis det ble dannet fra et spinnende sort hull, men vår forståelse av hva som skjer i det scenariet er i beste fall uklar.
Einstein-Rosen bruer
Forskere oppdaget først sorte hull ikke gjennom observasjoner i universet, men gjennom matematikken til Einsteinsin teori om generell relativitetsteori. Disse ligningene viste at hvis du knuser ned nok materie til et lite nok volum, da gravitasjon overvelder annenhver kraft og krymper saken ned til et uendelig lite punkt, kjent som singulariteten.
Svarte hull er enveisreiser. Når noen krysser grensene deres, kjent som hendelseshorisonter, kan de aldri unnslippe. Mens sorte hull en gang ble ansett som bare en trikset til Einsteins ligningerastronomiske observasjoner avslørte til slutt at sorte hull eksisterer i universet.
Men den samme matematikken tillater også det nøyaktige motsatte av et svart hull: et hvitt hull. Et hvitt hull har fortsatt en singularitet i sentrum og en hendelseshorisont som omgir det. Men i stedet for å falle inn og finne det umulig å rømme, med et hvitt hull kunne en person aldri nå hendelseshorisonten fra utsiden, fordi den hele tiden kaster innholdet ut i universet raskere enn lysets hastighet.
Å koble de parede singularitetene til et svart hull og et hvitt hull sammen danner den enkleste typen ormehull, også kjent som en Einstein-Rosen-bro.
Ikke veldig nyttig
Dessverre er Einstein-Rosen-broer ikke veldig nyttige for å krysse kosmos. For det første sitter inngangen til ormehullet bak hendelseshorisonten. Siden en person ikke kan komme inn på siden av det hvite hull, må de falle ned i et svart hull for å komme inn. Men når noen først krysser en hendelseshorisont, kan de aldri unnslippe. Det betyr at hvis du går inn i ormehullet, sitter du fast inne i evigheten.
Det andre problemet med Einstein-Rosen-broer er stabiliteten deres. “Denne broen er et slags ormehull, men den er forbigående: den kniper av før noen gjenstand kan bruke den til å passere fra den ene siden til den andre. Så i denne forstand har man egentlig ikke et ormehull, siden man ikke kan krysse det, ” Samir Mathur, en fysiker ved Ohio State University, fortalte WordsSideKick.com i en e-post.
Denne ustabiliteten eksisterer fordi å lage et ormehull krever en veldig presis og forsiktig ordning av materie. Alt som forstyrrer denne delikate balansen – til og med en enkelt pakke med lys, eller foton – vil utløse den umiddelbare kollapsen av ormehullet. Ormehullet ville rive seg selv fra hverandre som en overstrukket gummistrikk raskere enn lysets hastighet, og hindret noe i å bevege seg nedover det.
I tillegg tror fysikere i stor grad at hvite hull ikke eksisterer i universet vårt. I motsetning til søsknene deres, er hvite hull fantastisk ustabile. I følge regnestykket eksploderer de umiddelbart når bare en enkelt bit av materie faller mot dem. Så selv om det ble dannet hvite hull naturlig, ville de ikke vare særlig lenge.
Kombinasjonen av usikkerheten rundt eksistensen av hvite hull, ustabiliteten til Einstein-Rosen-broer og den relative unyttigheten av dem betyr at hvis det finnes ormehull, er de sannsynligvis ikke Einstein-Rosen-broer.
En snurrende singularitet
Det kan være en måte å bygge et ormehull fra et mer komplisert sort hull: ta hensyn til deres spinning. Alle sorte hull spinner, men New Zealand-matematikeren Roy Kerr var den første som løste regnestykket for å spinne sorte hull.
I midten av et roterende sort hull sprer de ekstreme sentrifugalkreftene den punktlignende singulariteten til en ring. Det kan være mulig for denne “ring-singulariteten” å bli en inngang til et ormehull, men igjen dukker problemet med stabilitet opp.
“Singulariteten til et Kerr-hull er omgitt av en “indre horisont”, som igjen er omgitt av den “ytre horisonten.” Folk tror at den indre horisonten ikke er et stabilt konsept, og at små mengder innfallende materie vil fullstendig endre regionen innenfor denne horisonten, og dermed også modifisere singulariteten,” sa Mathur. “Det endelige resultatet av denne ustabiliteten er ikke klart.” Problemet er at hvis materie faller mot ringens singularitet, møter den to konkurrerende effekter: den enorme gravitasjonskraften til singulariteten i seg selv, og den ekstreme sentrifugalkraften til spinnet i midten av det sorte hullet, som ville virke i motsatt retning .
Som du kan forestille deg, er dette ikke en veldig behagelig situasjon, og ting vil sannsynligvis gå galt veldig raskt. Situasjonen er så ustabil at den til og med kan forhindre dannelsen av singulariteten helt. I dette tilfellet tror mange fysikere at begrepet “ring-singularitet” fra et spinnende sort hull vil bli erstattet av en mer konkret idé når vi får en bedre forståelse av disse objektene.
Opprinnelig publisert på Live Science.