Wurmlöcher erklärt - Wir biegen uns das Universum zurecht!

Könntest du dir ein Wurmloch einfach so anschauen,

dann wäre es kugelförmig, ähnlich wie ein Schwarzes Loch.

Das Licht, das von der anderen Seite hindurchdringt,

ist wie ein Fenster zu einem weit entfernten Ort.

Wenn du es durchquerst, wird die andere Seite komplett sichtbar,

während dein altes Zuhause in diesem schimmernden runden Fenster

langsam verschwindet.

Doch gibt es Wurmlöcher wirklich,

oder sind sie reine Fantasie, getarnt als Physik und Mathematik?

Wenn es sie gibt, wie funktionieren sie?

Und wo finden wir sie?

* Intro *

Unsere Vorstellung vom Universum war lange sehr simpel.

Eine Art große, flache Bühne, auf der sich alle Ereignisse abspielen.

Selbst wenn man Sterne und Planeten wegnimmt, bleibt noch etwas übrig.

Diese leere Bühne wäre dann der Weltraum.

Er existiert einfach, ewig und unveränderlich.

Einsteins Relativitätstheorie hat diese Sicht geändert.

Die Bühne besteht nun aus Raum und Zeit zugleich,

und beides ist nicht überall gleich.

Die Objekte auf der Bühne können die Bühne selbst verändern,

sie dehnen und verzerren.

Die alte Bühne war starr zusammengezimmert,

während die neue eher wie ein Wasserbett ist.

So ein elastischer Raum ist biegsam

und kann vielleicht sogar auseinandergerissen

und wieder zusammengeflickt werden.

Und damit könnten Wurmlöcher möglich sein.

Schauen wir uns das Ganze einmal in 2D an:

Unser Universum wäre dabei ein großes flaches Blatt.

Entsprechend zurechtgebogen, könnten Wurmlöcher

zwei sehr weit entfernte Orte mit einer kurzen Brücke verbinden,

die könnte man fast unverzüglich überqueren,

und damit kann man schneller als mit Lichtgeschwindigkeit

durch das Universum reisen.

Also, wo können wir ein Wurmloch finden?

Bisher nur auf dem Papier.

Laut der Allgemeinen Relativitäts- theorie sind sie möglich,

aber das heißt nicht, dass es sie geben muss.

Die Relativitätstheorie ist eine mathematische Theorie,

bestehend aus einer Reihe von Gleichungen,

die unterschiedliche Antworten liefern können.

Doch Mathematik beschreibt nicht immer die Realität.

Theoretisch sind Wurmlöcher jedoch möglich

und es gibt verschiedene Arten:

Zunächst wären Wurmlöcher als Einstein-Rosen-Brücken denkbar.

Diese Theorie beschreibt jedes Schwarze Loch als eine Art Portal

zu einem unendlichen Paralleluniversum.

Gehen wir zurück zur 2D Ansicht.

Leere Raumzeit ist flach, wird aber von Objekten gekrümmt.

Je größer die Dichte eines Objekts,

desto stärker wird die Raumzeit gekrümmt.

Irgendwann ist die Raumzeit so sehr verzerrt,

dass das Objekt keine andere Wahl hat,

als zu einem Schwarzes Loch zu kollabieren.

Es entsteht eine Barriere, die nur einseitig passierbar ist.

Der Ereignishorizont.

Alles kann rein, aber nichts wieder raus,

für immer gefangen in der Singularität im Zentrum.

Aber vielleicht gibt es hier gar keine Singularität.

Es könnte sein, dass die andere Seite des Ereignishorizonts

in etwa wie unser Universum aussieht,

nur gespiegelt und die Zeit läuft hier rückwärts.

In unserem Universum fallen Sachen in das Schwarze Loch,

im Paralleluniversum werden sie vom gespiegelten Schwarzen Loch

wieder ausgespuckt.

Ein wenig wie beim Urknall.

Das nennt man dann Weißes Loch.

Leider kann man Einstein-Rosen- Brücken nicht wirklich überqueren,

denn es dauert unendlich lang,

in das entgegengesetzte Universum zu gelangen.

Und in der Mitte sind die Brücken zusammengeschnürt.

Wenn du dort hinein fällst, stürzt du nicht in ein anderes Universum,

sondern in dein Verderben.

Um also mal eben im Handumdrehen durch den Kosmos zu reisen,

brauchen wir eine andere Art Wurmloch.

Wenn die Stringtheorie, oder eine ihrer Variationen,

unser Universum korrekt beschreibt, dann könnten wir Glück haben

und es gibt bereits ein weit verzweigtes Netz

unzähliger Wurmlöcher.

Kurz nach dem Urknall haben vielleicht Quantenfluktuationen

auf kleinsten Skalen, also weitaus kleiner als ein Atom,

viele, viele passierbare Wurmlöcher im Universum geschaffen.

Durch sie hindurch verlaufen Fäden,

die Kosmische Strings genannt werden.

In dem ersten Milliardstel einer billionstel Sekunde

nach dem Urknall, wurden die Enden dieser winzigen Wurmlöcher

bereits Lichtjahre weit auseinandergezogen

und überall im Universum verstreut.

Wenn Wurmlöcher bereits im frühen Universum entstanden sind,

ob durch Kosmische Strings oder auf eine andere Weise,

könnten sie überall verteilt sein und nur darauf warten,

entdeckt zu werden.

Wir könnten näher dran sein als wir vermuten

Von außen betrachtet,

können Schwarze Löcher und Wurmlöcher sehr ähnlich aussehen.

Einige Physiker vermuten, dass die supermassiven Schwarzen Löcher

im Zentrum von Galaxien tatsächlich Wurmlöcher sind.

Es wird wohl schwer,

den ganzen Weg zum Zentrum der Milchstraße zurückzulegen,

um die Wahrheit herauszufinden.

Wie wäre es, wenn wir stattdessen probieren,

selbst ein Wurmloch zu erschaffen?

Um passierbar und damit von Nutzen zu sein,

muss unser Wurmloch ein paar Eigenschaften erfüllen:

Erstens muss es natürlich

zwei weit entfernte Teile der Raumzeit verbinden.

Zum Beispiel dein Schlafzimmer und dein Bad,

oder Erde und Jupiter.

Zweitens sollte es keine Ereignishorizonte geben,

die ein wechselseitiges Reisen verhindern.

Drittens sollte es eine ausreichende Größe haben,

um zu verhindern, dass die Gravitationskräfte Reisende töten.

Die größte Herausforderung ist das Wurmloch offen zu halten.

Egal wie ein Wurmloch erzeugt wird,

die Schwerkraft wird versuchen, es wieder zu schließen.

Sie möchte es zukneifen und die Brücke zerstören,

sodass es an beiden Enden nur noch Schwarze Löcher gibt.

Egal, ob es sich um ein passierbares Wurmloch

mit beiden Enden in unserem

oder eines in ein anderes Universum handelt

Es wird sich schließen, wenn wir kein Hilfsmittel haben,

um es offen zu halten.

Bei den sehr alten Stringtheorie Wurmlöchern

kümmert sich ein Kosmischer String darum.

Bei der menschengemachten Variante wird eine neue Zutat benötigt:

Exotische Materie.

Die ist mit nichts zu vergleichen, was es auf der Erde gibt.

Und nicht mal mit Antimaterie.

Sie ist etwas komplett Neues und Aufregendes,

mit verrückten Eigenschaften, wie wir sie noch nie gesehen haben.

Exotische Materie hat eine negative Masse.

Positive Masse,

wie Menschen, Planeten und alles andere im Universum,

wirkt wegen der Schwerkraft anziehend.

Negative Masse jedoch würde abstoßend wirken,

sie würde dich wegdrücken.

Sie könnte also als eine Art Anti-Schwerkraft wirken,

die unser Wurmloch offen hält.

Die Exotische Materie muss dabei einen hohen Druck ausüben,

um die Raumzeit zu öffnen.

Sogar einen höheren als in den Zentren von Neutronensternen.

Mit Exotischer Materie könnten wir uns die Raumzeit so zurechtbiegen,

wie wir sie wollen.

Vielleicht haben wir schon einen Anwärter

für diese Exotische Materie: das Vakuum des Weltraums an sich.

Quantenfluktuationen im leeren Raum erzeugen ständig Pärchen

von Teilchen und Antiteilchen, die dann sofort wieder zerstört werden.

Das Vakuum im Weltraum ist voll mit ihnen

und wir könnten sie so manipulieren,

dass wir mit ihnen einen Effekt erzeugen,

der unserer negativen Massen sehr nahe kommt.

Damit könnten wir unsere Wurmlöcher stabilisieren.

Sobald wir ein Wurmloch öffnen,

sind die Enden noch nahe beieinander.

Wir müssten sie dann an interessante Orte bewegen.

Wir könnten anfangen, unser Sonnensystem zu vernetzen

und dabei jeweils ein Ende jedes Wurmlochs

in der Nähe der Erde platzieren,

während wir andere Enden in die Tiefen des Alls schleudern.

Die Erde könnte zu einem Wurmloch-Zentrum für eine riesige,

interstellare menschliche Zivilisation werden.

Über Lichtjahre verteilt, jedoch nur ein Wurmloch entfernt.

Doch Wurmlöcher haben eine Schattenseite:

Öffnet man nur ein einziges Wurmloch,

dann beschädigt man das Universum damit grundlegend.

Es könnten Zeitreiseparadoxe entstehen,

die die kausale Struktur des Universums verletzen.

Viele Wissenschaftler vermuten daher,

dass man Wurmlöcher nicht künstlich erschaffen kann,

oder ihre Existenz sogar komplett unmöglich ist.

Es gibt Wurmlöcher also bisher nur in unserer Phantasie

und auf geduldigem Papier, in Form von Gleichungen.

Untertitel: ARD Text im Auftrag von Funk 2019