La teoria della relatività generale di Albert Einstein ha cambiato profondamente il nostro pensiero sui concetti fondamentali della fisica, come spazio e tempo. Ma ci ha anche lasciato alcuni misteri profondi. Uno erano i buchi neri, che sono stati individuati inequivocabilmente solo negli ultimi anni. Un altro erano i "wormhole":ponti che collegavano diversi punti nello spaziotempo, in teoria fornendo scorciatoie per i viaggiatori spaziali.

I wormhole sono ancora nel regno dell'immaginazione. Ma alcuni scienziati pensano che presto saremo in grado di trovarli, pure. Negli ultimi mesi, diversi nuovi studi hanno suggerito interessanti vie da seguire.

I buchi neri e i wormhole sono tipi speciali di soluzioni delle equazioni di Einstein, che sorge quando la struttura dello spaziotempo è fortemente piegata dalla gravità. Per esempio, quando la materia è estremamente densa, il tessuto dello spaziotempo può diventare così curvo che nemmeno la luce può sfuggire. Questo è un buco nero.

Poiché la teoria consente di allungare e piegare il tessuto dello spaziotempo, si possono immaginare tutti i tipi di possibili configurazioni. Nel 1935, Einstein e il fisico Nathan Rosen hanno descritto come due strati di spaziotempo possono essere uniti insieme, creando un ponte tra due universi. Questo è un tipo di wormhole e da allora ne sono stati immaginati molti altri.

Alcuni wormhole possono essere "attraversabili", il che significa che gli umani potrebbero essere in grado di viaggiare attraverso di loro. Per questo però, dovrebbero essere sufficientemente grandi e mantenuti aperti contro la forza di gravità, che cerca di chiuderli. Spingere lo spaziotempo verso l'esterno in questo modo richiederebbe enormi quantità di "energia negativa".

Sembra fantascienza? Sappiamo che l'energia negativa esiste, piccole quantità sono già state prodotte in laboratorio. Sappiamo anche che l'energia negativa è dietro l'espansione accelerata dell'universo. Quindi la natura potrebbe aver trovato un modo per creare wormhole.

Individuare i wormhole nel cielo

Come possiamo mai dimostrare che i wormhole esistono? In un nuovo documento, pubblicato negli Avvisi mensili della Royal Society, Gli astronomi russi suggeriscono che potrebbero esistere al centro di alcune galassie molto luminose, e proporre alcune osservazioni per trovarli. Questo si basa su cosa accadrebbe se la materia che uscisse da un lato del wormhole entrasse in collisione con la materia che vi stava cadendo. I calcoli mostrano che lo schianto comporterebbe uno spettacolo spettacolare di raggi gamma che potremmo provare ad osservare con i telescopi.

Questa radiazione potrebbe essere la chiave per differenziare tra un wormhole e un buco nero, precedentemente ritenuto indistinguibile dall'esterno. Ma i buchi neri dovrebbero produrre meno raggi gamma ed espellerli in un getto, mentre la radiazione prodotta tramite un wormhole sarebbe confinata in una sfera gigante. Sebbene il tipo di wormhole considerato in questo studio sia attraversabile, non sarebbe un viaggio piacevole. Perché sarebbe così vicino al centro di una galassia attiva, le alte temperature brucerebbero tutto fino a diventare croccanti. Ma questo non sarebbe il caso di tutti i wormhole, come quelli più lontani dal centro galattico.

L'idea che le galassie possano ospitare wormhole al loro centro non è nuova. Prendiamo il caso del buco nero supermassiccio nel cuore della Via Lattea. Questo è stato scoperto seguendo scrupolosamente le orbite delle stelle vicino al buco nero, un risultato importante che è stato assegnato il Premio Nobel per la fisica nel 2020. Ma un recente articolo ha suggerito che questa attrazione gravitazionale potrebbe invece essere causata da un wormhole.

A differenza di un buco nero, un wormhole può "perdere" un po' di gravità dagli oggetti situati dall'altra parte. Questa inquietante azione gravitazionale aggiungerebbe una piccola spinta ai movimenti delle stelle vicino al centro galattico. Secondo questo studio, l'effetto specifico dovrebbe essere misurabile nelle osservazioni nel prossimo futuro, una volta che la sensibilità dei nostri strumenti diventa un po' più avanzata.

Coincidentalmente, ancora un altro studio recente ha riportato la scoperta di alcuni "strani cerchi radio" nel cielo. Questi cerchi sono strani perché sono enormi e tuttavia non associati a nessun oggetto visibile. Per adesso, sfidano ogni spiegazione convenzionale, quindi i wormhole sono stati proposti come possibile causa.

Una lattina di vermi

I wormhole hanno una forte presa sul nostro immaginario collettivo. In un modo, sono una deliziosa forma di evasione. A differenza dei buchi neri che fanno un po' paura in quanto intrappolano tutto ciò che si avventura, i wormhole possono permetterci di viaggiare in luoghi lontani più velocemente della velocità della luce. Potrebbero infatti essere anche macchine del tempo, fornendo un modo per viaggiare all'indietro, come suggerito dal compianto Stephen Hawking nel suo ultimo libro.

I wormhole affiorano anche nella fisica quantistica, che governa il mondo degli atomi e delle particelle. Secondo la meccanica quantistica, le particelle possono fuoriuscire dallo spazio vuoto, solo per scomparire un attimo dopo. Questo è stato visto in innumerevoli esperimenti. E se le particelle possono essere create, perché non i wormhole? I fisici ritengono che i wormhole potrebbero essersi formati nell'universo primordiale da una schiuma di particelle quantistiche che entrano ed escono dall'esistenza. Alcuni di questi "wormhole primordiali" potrebbero esistere ancora oggi.

Recenti esperimenti sul "teletrasporto quantistico" - un trasferimento "disincarnato" di informazioni quantistiche da un luogo all'altro - si sono rivelati funzionare in modo stranamente simile a due buchi neri collegati attraverso un wormhole. Questi esperimenti sembrano risolvere il "paradosso dell'informazione quantistica", il che suggerisce che le informazioni fisiche potrebbero scomparire permanentemente in un buco nero. Ma rivelano anche una profonda connessione tra le teorie notoriamente incompatibili della fisica quantistica e della gravità - con i wormhole rilevanti per entrambe - che potrebbe essere determinante nella costruzione di una "teoria del tutto".

È improbabile che il fatto che i wormhole svolgano un ruolo in questi affascinanti sviluppi passi inosservato. Potremmo non averli visti, ma potrebbero certamente essere là fuori. Potrebbero persino aiutarci a comprendere alcuni dei più profondi misteri cosmici, come se il nostro universo è l'unico.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.