Diese Entdeckung, mit dem Namen GW190521, stellt die etablierten Modelle für die Verschmelzung von Schwarzen Löchern auf die Probe. Ihre sorgfältige Analyse veranlasst einige Forscher, Ansätze zu erkunden, die auf noch hypothetischen physikalischen Konzepten beruhen.
Ein Beispiel für ein Wurmloch in einer Schwarzschild-Metrik, wie es von einem Beobachter gesehen würde, der den Horizont eines Schwarzen Lochs passiert hat.
Die Region, aus der der Beobachter kommt, befindet sich rechts im Bild. Abgesehen von der Region nahe dem Schatten des Schwarzen Lochs machen Rotverschiebungseffekte den Himmelshintergrund sehr dunkel. Dieser ist hingegen in der zweiten sichtbaren Region nach dem Passieren des Horizonts sehr hell.
Bild Wikimedia
Das Rätsel des Signals GW190521
Am 21. Mai 2019 zeichneten die Interferometer LIGO und Virgo eine Vibration der Raumzeit auf, die nur etwa eine Zehntelsekunde dauerte. Seine Struktur wies nicht die charakteristische Spiralphase von umkreisenden Schwarzen Löchern auf. Standardmodelle schreiben dieses Ereignis einer direkten und zufälligen Begegnung zu.
Die typische Gravitationswelle, die von einem binären System erzeugt wird, erstreckt sich über mehrere Sekunden. Sie umfasst einen allmählichen Anstieg von Amplitude und Frequenz. Das Signal GW190521 hingegen erscheint als ein einzelner, isolierter Impuls. Das Fehlen eines Vorläufers macht es schwierig, seinen Ursprung mit Sicherheit zu bestimmen.
Wenn es sich tatsächlich um eine Kollision von Schwarzen Löchern handelt, hätte das Ereignis ein End-Schwarzes-Loch von etwa der 142-fachen Masse unserer Sonne produziert. Ein Objekt dieser Größe sollte normalerweise ein längeres und strukturierteres Signal erzeugen. Die Kürze von GW190521 ist sein Hauptmysterium. Sie motiviert die Suche nach alternativen Erklärungen zum Standardszenario.
Die gewagte Hypothese einer kosmischen Brücke
Ein Team der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften schlägt ein Szenario vor, das mit Wurmlöchern verbunden ist. Diese theoretischen Gebilde, auch Einstein-Rosen-Brücken genannt, würden zwei verschiedene Punkte der Raumzeit verbinden. Sie könnten sogar zwei verschiedene Universen miteinander verknüpfen.
Die Forscher schlagen vor, dass die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher in einem Paralleluniversum ein kurzlebiges Wurmloch erzeugen würde. Das Gravitationsecho dieser Kollision würde diese Brücke durchqueren, um unsere Detektoren zu erreichen. Das schnelle Schließen des Wurmlochs würde die Kürze des beobachteten Signals erklären. Unser Universum würde somit nur einen winzigen Teil des Ereignisses einfangen.
Die Studie, die auf dem Preprint-Server arXiv eingereicht wurde, vergleicht die Daten mit einem spezifischen mathematischen Modell: Das Wurmloch-Szenario passt recht gut zu den Beobachtungen. Die zukünftige Entdeckung ähnlicher Ereignisse könnte eine Entscheidung ermöglichen.
Um mehr zu erfahren: Was ist ein Wurmloch?
Ein Wurmloch ist eine theoretische Lösung der Gleichungen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Es wird oft als ein Tunnel durch das Gefüge der Raumzeit visualisiert. Diese hypothetische Struktur würde eine Abkürzung zwischen zwei weit entfernten Regionen des Universums schaffen. Sie könnte auch zwei verschiedene Universen verbinden.
Die Bildung eines stabilen Wurmlochs würde eine Form exotischer Materie erfordern. Diese Materie müsste eine negative Energie oder eine negative Masse besitzen, um den Tunnel offen zu halten. Bisher hat keine direkte Beobachtung die Existenz dieser Materie oder der Wurmlöcher selbst bestätigt. Ihre Erforschung fällt daher hauptsächlich in den Bereich der theoretischen Physik.
Wurmlöcher unterscheiden sich von Schwarzen Löchern, bei denen es sich um astrophysikalische Objekte handelt. Ein Schwarzes Loch ist eine Region des Raums, aus der nichts entweichen kann. Ein Wurmloch hingegen hätte theoretisch zwei "Münder", die durch eine "Kehle" verbunden sind. Die Reise durch eine Wurmloch-Kehle bleibt ein spekulatives Konzept.