Viaggiare istantaneamente da una galassia all'altra

Gli scienziati teorizzano sull'esistenza di tunnel nella struttura dello spazio-tempo, che consentono di viaggiare istantaneamente tra universi paralleli

Sulla stampa scientifica sono stati pubblicati contemporaneamente diversi articoli sui wormhole: tunnel nello spazio-tempo, attraverso i quali si può teoricamente entrare in altre galassie e persino negli universi. In particolare, gli scienziati riferiscono che per la prima volta sono riusciti a riparare fisicamente una regione della nostra Galassia che sembra un wormhole. E a soli 1566 anni luce da noi, molto vicini per gli standard astronomici.

Portali tra universi

L'ipotesi che possano esserci dei tunnel nella struttura dello spazio-tempo, che consentono di viaggiare istantaneamente su grandi distanze, viaggiare nel tempo o tra universi paralleli, è stata espressa nel 1935 da Albert Einstein e Nathan Rosen. Successivamente, per questi cosiddetti ponti Einstein-Rosen, il fisico americano John Archibald Wheeler ha coniato il termine “wormhole”.

Tradizionalmente, un wormhole classico è rappresentato come un tubo tridimensionale in uno spazio bidimensionale curvo. Ciò non contraddice la teoria generale della relatività, ma la maggior parte degli scienziati ritiene che tali tunnel siano stabili solo se sono pieni di materia esotica con una densità di energia negativa, che crea una forte repulsione gravitazionale e impedisce al buco di collassare.

Tuttavia, ci sono anche altre opinioni. Ad esempio, il professore di informatica Pascal Coirin della Higher Normal School di Lione ha pubblicato (1) calcoli secondo i quali non è necessaria materia esotica per passare un wormhole a livello di particelle elementari.

I ricercatori dell'Universidad Complutense di Madrid hanno compilato (2) una descrizione matematica completa di un wormhole con fermioni ordinari, come elettroni e positroni, che hanno funzioni d'onda quantistiche e interagiscono attraverso campi elettromagnetici classici. Gli scienziati hanno dimostrato che un wormhole è attraversabile quando il rapporto tra la carica totale e la massa totale al suo interno supera il limite teorico applicabile ai buchi neri. Ma questi wormhole si sono rivelati microscopici: una persona non può attraversarli.

I fisici americani Juan Maldacena dell'Institute for Advanced Study del New Jersey e Alexei Milekhin della Princeton University hanno proposto una soluzione basata sul modello Randall-Sundrum (3), che utilizza l'apparato della teoria delle stringhe e descrive il mondo in termini di uno spazio deformato a cinque dimensioni - tempo. Lì, i wormhole si sono rivelati abbastanza grandi da consentire a una persona di viaggiare in una galassia vicina in meno di un secondo.

Wormhole e buchi neri

È possibile che i wormhole esistano solo a livello micro e siano attraversabili solo per particelle elementari di alta energia, ma rimane la speranza di “portali” più grandi. Secondo gli astrofisici, l'ingresso ad essi è simile a un normale buco nero: questa è un'area di potente gravità.

Lo pensano anche gli scienziati russi dell'Osservatorio Astronomico Centrale di Pulkovo (4). Tuttavia, notano, l'oggetto simile più vicino si trova a 13 milioni di anni luce di distanza.

Di recente, i fisici bulgari dell'Università di Sofia hanno confrontato (5) il probabile spettro di un anello radiante di gas nel campo gravitazionale di un wormhole con un'immagine di luce polarizzata proveniente dal disco di accrescimento di un buco nero statico e hanno scoperto che sono quasi identici: l'intensità e la direzione della polarizzazione differisce di meno del quattro percento. Ma durante il lensing (Lente gravitazionale), quando la luce di un oggetto distante è distorta dal campo gravitazionale di un corpo più vicino, la polarizzazione dalla bocca di un wormhole è quasi un ordine di grandezza maggiore di quella di un buco nero.

Inoltre, teoricamente, parte della luce del disco di accrescimento dall'altra parte può passare attraverso il wormhole. Anche la materia che ruota attorno a un wormhole deve comportarsi diversamente, in particolare le particelle che si avvicinano al bordo di questi oggetti.

Gli autori ritengono che, sulla base di ciò, l'Event Horizon Telescope (EHT), creato appositamente per l'osservazione dei buchi neri, sarà in grado di evidenziare potenziali “portali”. L'EHT è costituito da una rete di radiotelescopi sparsi in tutta la Terra. Con il suo aiuto, gli astronomi hanno ottenuto nel 2019 la prima immagine di un buco nero - M87 * nella galassia Messier 87, e nel 2022 - Sagittarius A * al centro della nostra galassia.

Il “portale” più vicino

Si stima che ci siano milioni di buchi neri di massa stellare nella Via Lattea, e alcuni potrebbero essere le bocche di wormhole. È probabile che ci siano persone del genere da qualche parte non lontano da noi, ovviamente per gli standard astronomici.

Recentemente, i ricercatori dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics negli Stati Uniti e del Max Planck Institute for Astronomy in Germania hanno riferito di aver scoperto il buco nero più vicino conosciuto (6). L'oggetto, chiamato Gaia BH1, è circa dieci volte più grande del Sole e si trova a 1.566 anni luce dalla Terra. È possibile che si tratti di un wormhole.

Gaia BH1 ha una stella simile al sole in orbita attorno ad essa. Di solito, in tali sistemi binari, il buco nero “si nutre” della stella, emettendo potenti raggi X. Ma questo buco nero non attira materia e non irradia nulla. Gli astronomi chiamano condizionalmente tali oggetti misteriosi “dormienti” buchi neri. Questi non sono mai stati trovati prima nella nostra Galassia.

La scoperta è stata fatta grazie al telescopio spaziale Gaia, che ha registrato un ulteriore effetto gravitazionale su una delle stelle della costellazione dell'Ofiuco. La luce veniva da lei. La posizione e la massa dell'oggetto invisibile sono state teoricamente calcolate. Gli scienziati non hanno dubbi che si tratti di un buco nero. Successivamente, l'esistenza di Gaia BH1 è stata confermata dai dati dei telescopi Gemini terrestri.

I “gatti di Schrödinger” cosmici

Secondo i fisici australiani e canadesi (7), buchi neri e wormhole possono avere proprietà caratteristiche delle particelle quantistiche. Cioè, essere sia piccolo che grande, pesante e leggero, visibile e invisibile, come il leggendario gatto vivo e allo stesso tempo morto dell'esperimento mentale di Erwin Schrödinger.

Secondo la teoria quantistica, le particelle subatomiche esistono in diversi stati contemporaneamente finché non interagiscono con il mondo esterno. Qualsiasi atto di misurazione o osservazione trasferisce la particella in uno degli stati stabili. È probabile che l'unico modo per distinguere un wormhole da un buco nero sia immergersi in esso.

I wormhole sono, infatti, l'unica possibilità per i voli interstellari. Pertanto, nonostante tutta l'attuale fantastica natura dei wormhole, gli scienziati continueranno a studiarli.

Riferimenti:

(1) Infall time in the Eddington-Finkelstein metric, with application to Einstein-Rosen bridges

(2) raversable Wormholes in Einstein-Dirac-Maxwell Theory

(3) Humanly traversable wormholes

(4) Search for wormhole candidates in active galactic nuclei: radiation from colliding accreting flows

(5) Polarized image of equatorial emission in horizonless spacetimes: Traversable wormholes

(6) A Sun-like star orbiting a black hole

(7) Quantum Signatures of Black Hole Mass Superpositions

Descrizione foto: Ecco come appare dal punto di vista dell'artista il buco nero "dormiente" Gaia BH1, situato a una distanza di 1566 anni luce. - Credit: Osservatorio Internazionale Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/J. - Silva/Macchina spaziale/M. Zamani.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: In a neighboring galaxy in a second. Scientists have found a portal near the Earth (l'articolo originale è in lingua russa)