Ormhuller - gabende gateways, der teoretisk set kunne forbinde fjerne punkter i rumtid - illustreres normalt som gapende tyngdekraftsbrønde forbundet med en smal tunnel.
Men deres nøjagtige form har været ukendt.
Nu har en fysiker i Rusland imidlertid udtænkt en metode til at måle formen på symmetriske ormehuller - selvom de ikke er bevist at eksistere - baseret på den måde objekterne kan påvirke lys og tyngdekraft.
I teorien kan gennemkørelige ormehuller eller firedimensionelle portaler gennem rumtid fungere sådan som dette: I den ene ende ville det uimodståelige træk i et sort hul suge stof ind i en tunnel, der er forbundet i den anden ende til et "hvidt hul, "hvilket ville spytte sagen ud et sted langt væk fra materialets oprindelsessted i rum og tid, ifølge Live Science 's søsterside, Space.com. Selvom forskere har observeret bevis for sorte huller i universet, er der aldrig fundet hvide huller.
Ormehuller (og muligheden for interstellar rejser, som de antyder) forbliver således ubeviste, skønt Albert Einsteins teori om generel relativitet giver plads til genstandenes eksistens.
Selvom ormehuller måske eller måske ikke eksisterer, ved videnskabsmændene meget om opførslen af lys og tyngdekraftsbølger. Sidstnævnte er krusninger i rumtiden, der hvirver rundt i massive genstande som sorte huller.
En ormehulsejendom, der kunne observeres, om end indirekte, er en rødskift i lyset nær objektet, siger den nye undersøgelse. (Redshifting er et fald i frekvensen af lysbølgelængder, når de bevæger sig væk fra et objekt, hvilket resulterer i en forskydning til den røde del af spektret.)
Hvis du ved, hvordan lys omkring et potentielt ormhul forskydes, kan du derefter bruge frekvenserne af tyngdekraftsbølger, eller hvor ofte de svinger, til at forudsige den symmetriske ormhuls form, sagde studieforfatter Roman Konoplya. Han er lektor ved Institute of Gravitation and Cosmology ved Peoples 'Friendship University of Russia (RUDN).
Forskere arbejder typisk omvendt og ser på kendte figurers geometri for at beregne, hvordan lys og tyngdekraft opfører sig, fortalte Konoplya til Live Science i en e-mail.
Der ville være et par metoder til at kontrollere rødskiftet i nærheden af et potentielt ormhul, sagde Konoplya. Man ville bruge gravitationslinse eller bøjning af lysstråler, når de passerer gennem massive genstande - som muligvis ormehuller. Denne linse ville blive målt i dens virkninger på svagt lys, der kommer fra fjerne stjerner (eller på lysere lys fra en nærliggende stjerne "hvis vi er meget, meget heldige," sagde Konoplya). En anden metode ville måle den elektromagnetiske stråling nær ormhullet, da den tiltrækker mere stof, forklarede han.
Tænk på ligningen på denne måde: Hvis du rammer en tromme, kan opførslen af lydbølger produceret af vibrationen i den stramme hud afsløre trommens form, fortalte Jolyon Bloomfield, en forelæser i fysikafdelingen ved Massachusetts Institute of Technology, Live Videnskab.
"Alle de forskellige frekvenser - der fortæller dig de forskellige vibrationsformer for den stramme hud," sagde Bloomfield. I mellemtiden forfalder toppene og dale af disse vibrationer gradvist i tid, hvilket viser, hvordan tilstande er "dæmpet." Disse to oplysninger sammen kan hjælpe dig med at definere formen på tromlen, sagde Bloomfield.
"Hvad dette papir laver er den samme ting for et ormhul. Hvis vi faktisk er i stand til at" lytte "til forfaldende svingningsfrekvenser for et ormhul med tilstrækkelig præcision, kan vi udlede formen af ormhullet ved spektret af frekvenser og hvor hurtigt de forfalder, ”forklarede han.
I sin ligning tog Konoplya et ormhuls rødskiftværdier og inkorporerede derefter kvantemekanik, eller fysikken for små subatomiske partikler, for at estimere, hvordan gravitationsrimplinger i rummet ville påvirke ormhullets elektromagnetiske bølger. Derfra konstruerede han en ligning til beregning af et ormhuls geometriske form og masse, rapporterede han i undersøgelsen.
Teknologien til måling af gravitationsbølger har kun eksisteret siden 2015 med introduktionen af Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Nu forsøger forskere at finjustere LIGO-målinger, da bedre data kan hjælpe forskere endelig med at bestemme, om der er eksotisk stof i universet - stof lavet af byggesten, i modsætning til normale atompartikler. Dette materiale kunne understøtte genstande som ormehuller, fortalte Bloomfield til Live Science.
For nu er i det mindste ormehuller kun teoretiske, så Konoplyas ligning repræsenterer ikke nogen reelle målinger i den virkelige verden, skrev han i e-mailen. Og detektorer som LIGOmåler kun en frekvens af tyngdekraftsbølger, mens du har brug for flere frekvenser for at forudsige et ormehuls form, sagde Konoplya.
"Fra så dårlige data er det umuligt at udtrække tilstrækkelig information til en så kompleks ting som en geometri af et kompakt objekt," skrev Konoplya i e-mailen.
Fremtidige undersøgelser kunne give et endnu mere detaljeret billede af et ormhuls form og egenskaber, sagde Konoplya.
”Vores resultater kan også anvendes til roterende ormehuller, forudsat at de er symmetriske nok,” tilføjede han.
Resultaterne blev offentliggjort 10. september i tidsskriftet Physics Letters B.
