Albert Einsteins allmänna relativitetsteori förändrade på djupet vårt tänkande om grundläggande begrepp inom fysiken, såsom rum och tid. Men det lämnade oss också med några djupa mysterier. Det ena var svarta hål, som endast otvetydigt upptäckts under de senaste åren. En annan var "maskhål" - broar som förbinder olika punkter i rumtiden, ger i teorin genvägar för rymdresenärer.

Maskhål är fortfarande i fantasins rike. Men vissa forskare tror att vi snart kommer att kunna hitta dem, för. Under de senaste månaderna, flera nya studier har föreslagit spännande vägar framåt.

Svarta hål och maskhål är speciella typer av lösningar på Einsteins ekvationer, uppstår när strukturen i rumtiden är kraftigt böjd av gravitationen. Till exempel, när materia är extremt tät, rymdtidens tyg kan bli så krökt att inte ens ljus kan släppa ut. Detta är ett svart hål.

Eftersom teorin gör att rymdtidens struktur kan sträckas och böjas, man kan föreställa sig alla möjliga möjliga konfigurationer. 1935, Einstein och fysiker Nathan Rosen beskrev hur två ark av rumtid kan sammanfogas, skapa en bro mellan två universum. Det här är ett slags maskhål – och sedan dess har många andra föreställts.

Vissa maskhål kan vara "övergångsbara", vilket betyder att människor kanske kan resa genom dem. Men för det, de skulle behöva vara tillräckligt stora och hållas öppna mot tyngdkraften, som försöker stänga dem. Att pressa rumtiden utåt på detta sätt skulle kräva enorma mängder "negativ energi".

Låter det som sci-fi? Vi vet att negativ energi finns, små mängder har redan producerats i labbet. Vi vet också att negativ energi ligger bakom universums accelererade expansion. Så naturen kan ha hittat ett sätt att göra maskhål.

Ser maskhål på himlen

Hur kan vi någonsin bevisa att det finns maskhål? I en ny tidning, publicerad i Monthly Notices of the Royal Society, Ryska astronomer antyder att de kan existera i mitten av några mycket ljusa galaxer, och föreslå några observationer för att hitta dem. Detta är baserat på vad som skulle hända om materia som kommer ut från ena sidan av maskhålet kolliderade med materia som höll på att falla i. Beräkningarna visar att kraschen skulle resultera i en spektakulär visning av gammastrålar som vi kunde försöka observera med teleskop.

Denna strålning kan vara nyckeln till att skilja mellan ett maskhål och ett svart hål, tidigare antagits vara omöjlig att skilja från utsidan. Men svarta hål borde producera färre gammastrålar och skjuta ut dem i en stråle, medan strålning som produceras via ett maskhål skulle begränsas till en gigantisk sfär. Även om den typ av maskhål som betraktas i den här studien är överkomlig, det skulle inte bli en trevlig resa. Eftersom det skulle vara så nära centrum av en aktiv galax, de höga temperaturerna skulle bränna allt till en knaprig. Men detta skulle inte vara fallet för alla maskhål, som de längre från det galaktiska centrumet.

Tanken att galaxer kan hysa maskhål i sina centrum är inte ny. Ta fallet med det supermassiva svarta hålet i hjärtat av Vintergatan. Detta upptäcktes genom att noggrant spåra stjärnornas banor nära det svarta hålet, en stor bedrift som belönades med Nobelpriset i fysik 2020. Men en nyligen publicerad tidning har föreslagit att denna gravitationskraft istället kan orsakas av ett maskhål.

Till skillnad från ett svart hål, ett maskhål kan "läcka" lite gravitation från föremålen på andra sidan. Denna skrämmande gravitationsåtgärd skulle ge en liten kick till stjärnornas rörelser nära det galaktiska centrumet. Enligt denna studie, den specifika effekten bör kunna mätas i observationer inom en snar framtid, när känsligheten hos våra instrument blir lite mer avancerad.

Av en slump, ännu en ny studie har rapporterat upptäckten av några "udda radiocirklar" på himlen. Dessa cirklar är konstiga eftersom de är enorma och ändå inte förknippade med något synligt föremål. Tills vidare, de trotsar alla konventionella förklaringar, så maskhål har avancerats som en möjlig orsak.

En burk maskar

Maskhål håller ett starkt grepp om vår kollektiva fantasi. På ett sätt, de är en förtjusande form av eskapism. Till skillnad från svarta hål som är lite skrämmande då de fångar allt som vågar sig in, maskhål kan göra det möjligt för oss att resa till avlägsna platser snabbare än ljusets hastighet. De kan faktiskt till och med vara tidsmaskiner, ger ett sätt att resa baklänges – som framlidne Stephen Hawking föreslog i sin sista bok.

Maskhål dyker också upp i kvantfysiken, som styr världen av atomer och partiklar. Enligt kvantmekaniken, partiklar kan dyka upp ur tomma utrymmen, bara för att försvinna en stund senare. Detta har setts i otaliga experiment. Och om partiklar kan skapas, varför inte maskhål? Fysiker tror att maskhål kan ha bildats i det tidiga universum från ett skum av kvantpartiklar som dyker in och ut ur existensen. Några av dessa "urmaskhål" kan finnas kvar idag.

Nyligen genomförda experiment på "kvantteleportation" - en "frikroppslig" överföring av kvantinformation från en plats till en annan - har visat sig fungera på ett kusligt sätt som två svarta hål kopplade genom ett maskhål. Dessa experiment verkar lösa "kvantinformationsparadoxen", vilket tyder på att fysisk information permanent kan försvinna i ett svart hål. Men de avslöjar också ett djupt samband mellan de notoriskt inkompatibla teorierna om kvantfysik och gravitation – med maskhål som är relevanta för båda – vilket kan vara avgörande för konstruktionen av en "teori om allting".

Det faktum att maskhål spelar en roll i denna fascinerande utveckling kommer sannolikt inte att gå obemärkt förbi. Vi kanske inte har sett dem, men de kan säkert finnas där ute. De kan till och med hjälpa oss att förstå några av de djupaste kosmiska mysterierna, som om vårt universum är det enda.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.