Fysiker släppte just steg-för-steg-instruktioner för att bygga ett maskhål

Alla vill ha ett maskhål. Jag menar, vem vill bry sig om att resa de långa och långsamma vägarna genom universum och ta tiotusentals år bara för att nå ännu en tråkig stjärna? Inte när man kan hoppa in i den närmaste maskhålsöppningen, ta en kort promenad och hamna i något exotiskt avlägset hörn av universum.

Det finns dock en liten teknisk svårighet: Maskhål, som är böjningar i rumtiden som är så extrema att en genvägstunnel bildas, är katastrofalt instabila. Så fort du skickar en enda foton ner i hålet kollapsar det snabbare än ljusets hastighet.

Men i en ny artikel, som publicerades i preprint-tidskriften arXiv den 29 juli, har man funnit ett sätt att bygga ett nästan stabilt maskhål, ett som kollapsar, men tillräckligt långsamt för att man ska kunna skicka meddelanden – och eventuellt till och med saker – ner i det innan det slits sönder. Allt man behöver är ett par svarta hål och några oändligt långa kosmiska strängar.

Lätt-lämpligt.

Maskhålsproblemet

I princip är det ganska okomplicerat att bygga ett maskhål. Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori förvränger massa och energi rymdtidens väv. Och en viss speciell konfiguration av materia och energi gör det möjligt att bilda en tunnel, en genväg mellan två annars avlägsna delar av universum.

Relaterat: Tyvärr är maskhålen, till och med på papper, fantastiskt instabila. Även en enda foton som passerar genom maskhålet utlöser en katastrofal kaskad som sliter maskhålet sönder. En rejäl dos negativ massa – ja, det är materia men med motsatt vikt – kan dock motverka de destabiliserande effekterna av vanlig materia som försöker passera genom maskhålet och göra det genomträngbart.

Okej, materia med negativ massa existerar inte, så vi behöver en ny plan.

Låt oss börja med själva maskhålet. Vi behöver en ingång och en utgång. Det är teoretiskt möjligt att förbinda ett svart hål (en region i rymden där ingenting kan fly) med ett vitt hål (en teoretisk region i rymden där ingenting kan komma in). När dessa två märkliga varelser förenas bildar de en helt ny sak: ett maskhål. Så du kan hoppa in i endera änden av den här tunneln och i stället för att krossas i glömska valsar du bara ofarligt ut på andra sidan.

Oh, men vita hål existerar inte heller. Det här börjar bli knepigt.

Ladd upp den

Då vita hål inte existerar behöver vi en ny plan. Tack och lov avslöjar lite smart matematik ett möjligt svar: ett laddat svart hål. Svarta hål kan bära en elektrisk laddning (det är inte vanligt på grund av hur de bildas naturligt, men vi tar vad vi kan få). Insidan av ett laddat svart hål är en märklig plats, där den normala punktliknande singulariteten hos ett svart hål sträcks och förvrängs, vilket gör det möjligt att bilda en bro till ett annat motsatt laddat svart hål.

Voila: ett maskhål, med hjälp av endast saker som faktiskt kan existera.

Men detta maskhål-via-laddade-svarta-hål har två problem. Det ena är att det fortfarande är instabilt, och om något eller någon faktiskt försöker använda det faller det sönder. Det andra är att de två motsatt laddade svarta hålen kommer att dras till varandra – både genom gravitations- och elektriska krafter – och om de faller ihop får man bara ett enda, stort, neutralladdat och helt värdelöst svart hål.

Sätt en kosmisk båge på det

För att få allt detta att fungera måste vi se till att de två laddade svarta hålen håller sig säkert långt ifrån varandra, och se till att maskhålets tunnel kan hålla sig öppen. En möjlig lösning: kosmiska strängar.

Kosmiska strängar är teoretiska defekter, liknande de sprickor som bildas när is fryser, i rymdtidens väv. Dessa kosmiska rester bildades under de tidiga, berusande dagarna i de första bråkdelarna av en sekund efter Big Bang. De är verkligen exotiska objekt, inte bredare än en proton men med en enda tum av deras längd som väger mer än Mount Everest. Du vill aldrig stöta på en själv, eftersom de skulle skära dig på mitten som ett kosmiskt ljussvärd, men du behöver inte oroa dig särskilt mycket eftersom vi inte ens är säkra på att de existerar, och vi har aldrig sett en där ute i universum.

Det finns ändå ingen anledning till att de inte kan existera, så de är rättvist tillgängliga.

De har en annan mycket användbar egenskap när det gäller maskhål: en enorm spänning. Med andra ord gillar de verkligen inte att bli knuffade. Om du trär maskhålet med ett kosmiskt snöre och låter snöret passera längs de svarta hålens ytterkanter och sträcka sig ut från vardera änden hela vägen till oändligheten, så hindrar spänningen i snöret de laddade svarta hålen från att attraheras av varandra, vilket håller de två ändarna av maskhålet långt ifrån varandra. I huvudsak fungerar de avlägsna ändarna av den kosmiska strängen som två motsatta dragkampslag som håller tillbaka de svarta hålen.

Kalmering av skakningarna

En kosmisk sträng löser ett av problemen (att hålla ändarna öppna), men den hindrar inte själva maskhålet från att kollapsa om man faktiskt skulle använda den. Så låt oss slänga in en annan kosmisk sträng, som också trär in maskhålet, men som också slingrar sig genom normal rymd mellan de två svarta hålen.

När kosmiska strängar är slutna i en slinga vickar de – mycket. Dessa vibrationer rör om i själva rymdtidsväven runt omkring dem, och när de är rätt inställda kan vibrationerna få energin i rymden i deras närhet att bli negativ, vilket i praktiken fungerar som en negativ massa i maskhålet, vilket kan stabilisera det.

Det verkar lite komplext, men i den nyligen publicerade artikeln gav ett team av teoretiska fysiker steg-för-steg-instruktioner för att konstruera just ett sådant maskhål. Det är inte en perfekt lösning: Så småningom drar de inneboende vibrationerna i de kosmiska strängarna – samma vibrationer som kan hålla maskhålet öppet – energi, och därmed massa, bort från strängen, vilket gör den mindre och mindre. Med tiden vickar de kosmiska strängarna sig själva in i glömska, och maskhålet kollapsar helt och hållet inte långt därefter. Men det hopkokta maskhålet kan förbli stabilt tillräckligt länge för att meddelanden eller t.o.m. föremål ska kunna färdas genom tunneln utan att dö, vilket är trevligt.

But first we need to find some cosmic strings.

Paul M. Sutter is an astrophysicist at The Ohio State University, host of Ask a Spaceman and Space Radio, and author of Your Place in the Universe.

• 9 Ideas About Black Holes That Will Blow Your Mind
• Interstellar Space Travel: 7 Futuristic Spacecraft to Explore the Cosmos
• Science Fact or Fiction? The Plausibility of 10 Sci-Fi Concepts

Originally published on Live Science.