I wormhole - gateway che sbadigliano che potrebbero teoricamente collegare punti distanti nello spazio-tempo - sono di solito illustrati come pozzi a gravità spalancati collegati da un tunnel stretto.
Ma la loro forma precisa è stata sconosciuta.
Ora, tuttavia, un fisico in Russia ha escogitato un metodo per misurare la forma di wormhole simmetrici - anche se non è stato dimostrato che esistano - in base al modo in cui gli oggetti possono influenzare la luce e la gravità.
In teoria, i wormhole attraversabili, o i portali quadridimensionali attraverso lo spazio-tempo, potrebbero funzionare in questo modo: a un'estremità, l'irresistibile attrazione di un buco nero risuccherebbe la materia in un tunnel collegato all'altra estremità a un "buco bianco, "che sputerebbe materia in una posizione molto lontana dal punto di origine del materiale nello spazio e nel tempo, secondo il sito gemello di Live Science, Space.com. Sebbene gli scienziati abbiano osservato prove di buchi neri nell'universo, i buchi bianchi non sono mai stati trovati.
I wormhole (e la possibilità di viaggiare interstellare che essi suggeriscono) rimangono quindi non dimostrati, sebbene la teoria della relatività generale di Albert Einstein lasci spazio all'esistenza degli oggetti.
Tuttavia, anche se i wormhole possono esistere o meno, gli scienziati sanno molto sul comportamento della luce e delle onde gravitazionali. Questi ultimi sono le increspature nello spazio-tempo che turbinano attorno a oggetti enormi come i buchi neri.
Una proprietà del wormhole che potrebbe essere osservata, anche se indirettamente, è uno spostamento verso il rosso della luce vicino all'oggetto, secondo il nuovo studio. (Il redshifting è una diminuzione della frequenza delle lunghezze d'onda della luce che si allontanano da un oggetto, determinando uno spostamento verso la parte rossa dello spettro.)
Se sai come la luce attorno a un potenziale wormhole viene spostata verso il rosso, puoi quindi utilizzare le frequenze delle onde gravitazionali, o con quale frequenza oscillano, per prevedere la forma simmetrica del wormhole, ha detto l'autore dello studio Roman Konoplya. È professore associato presso l'Istituto di Gravitazione e Cosmologia dell'Università di amicizia popolare russa (RUDN).
In genere, i ricercatori lavorano al contrario, osservando la geometria di forme conosciute per calcolare come si comportano la luce e la gravità, Konoplya ha detto a Live Science in una e-mail.
Ci sarebbero un paio di metodi per controllare il redshift vicino a un potenziale wormhole, ha detto Konoplya. Uno userebbe il cristallismo gravitazionale, o la flessione dei raggi luminosi mentre passano da oggetti enormi - come, forse, buchi di worm. Questo obiettivo sarebbe misurato nei suoi effetti sulla luce debole proveniente da stelle lontane (o sulla luce più luminosa di una stella vicina "se siamo molto, molto fortunati", ha detto Konoplya). Un altro metodo misurerebbe la radiazione elettromagnetica vicino al wormhole poiché attira più materia, ha spiegato.
Pensa all'equazione in questo modo: se colpisci un tamburo, il comportamento delle onde sonore prodotte dalla vibrazione della pelle tesa può rivelare la forma del tamburo, ha detto a Live Jolyon Bloomfield, docente nel dipartimento di fisica del Massachusetts Institute of Technology Scienza.
"Tutte le diverse frequenze - che ti dicono le diverse modalità vibrazionali di quella pelle tesa", ha detto Bloomfield. Nel frattempo, i picchi e le valli di queste vibrazioni decadono gradualmente nel tempo, il che dimostra come le modalità siano "smorzate". Queste due informazioni insieme possono aiutarti a definire la forma del tamburo, ha detto Bloomfield.
"Quello che questo documento sta facendo è un po 'la stessa cosa per un wormhole. Se siamo effettivamente in grado di" ascoltare "le frequenze in decadimento dell'oscillazione di un wormhole con sufficiente precisione, possiamo dedurre la forma del wormhole dallo spettro del frequenze e quanto velocemente decadono ", ha spiegato.
Nella sua equazione, Konoplya prese i valori di redshift di un wormhole e poi incorporò la meccanica quantistica, o la fisica di minuscole particelle subatomiche, per stimare come le increspature gravitazionali nello spazio-tempo avrebbero influenzato le onde elettromagnetiche del wormhole. Da lì, ha costruito un'equazione per calcolare la forma geometrica e la massa di un wormhole, ha riferito nello studio.
La tecnologia per misurare le onde gravitazionali esiste solo dal 2015, con l'introduzione del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Ora, i ricercatori cercano di mettere a punto le misurazioni LIGO, dato che dati migliori potrebbero aiutare gli scienziati a determinare finalmente se c'è materia esotica nell'universo - materia fatta di blocchi di costruzione a differenza delle normali particelle atomiche. Quel materiale potrebbe supportare oggetti come i wormhole, ha detto Bloomfield a Live Science.
Per ora, almeno, i wormhole sono solo teorici, quindi l'equazione di Konoplya non rappresenta alcuna misura reale nel mondo reale, ha scritto nell'e-mail. E rilevatori come LIGO misurano solo una frequenza di onde gravitazionali, mentre per prevedere la forma di un wormhole sarebbero necessarie diverse frequenze, ha affermato Konoplya.
"Da dati così scarsi, è impossibile estrarre informazioni sufficienti per una cosa così complessa come la geometria di un oggetto compatto", ha scritto Konoplya nell'email.
Studi futuri potrebbero fornire una visione ancora più dettagliata della forma e delle proprietà di un wormhole, ha affermato Konoplya.
"I nostri risultati possono essere applicati anche a wormhole rotanti, purché siano abbastanza simmetrici", ha aggiunto.
I risultati sono stati pubblicati online il 10 settembre sulla rivista Physics Letters B.
