Wissenschaftler schlagen neuen Weg vor, um Außerirdische zu finden: Erkennen ihrer defekten Warp-Antriebe

Spekulative neue Forschungsergebnisse skizzieren eine Methode zur Entdeckung außerirdischer Zivilisationen: durch das Auffangen der Gravitationswellen, die beim Kollaps oder Ausfall ihrer Warp-Antriebe entstehen. Das klingt verrückt, aber das Konzept basiert auf den Prinzipien der Allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein.

Warp-Antriebe, inspiriert von Albert Einsteins Verständnis der kosmologischen Physik, waren die ersten mathematisch modelliert vom Physiker Miguel Alcubierre im Jahr 1994. Laut Alcubierre könnte ein Raumschiff schneller als Licht reisen (relativ zu einem externen Beobachter) durch einen als „Warp-Blase bekannten Mechanismus erreichen, der den Raum vor sich kontrahiert und den Raum hinter sich ausdehnt. Der Warp-Antrieb beschleunigt das Raumschiff nicht lokal auf Überlichtgeschwindigkeit, sondern manipuliert die Raumzeit um das Gefäß herum. Ein solches Raumschiff könnte in kurzer Zeit riesige Entfernungen zurücklegen, indem es die Raumzeit „verzerrt“ und die Lichtgeschwindigkeitsbegrenzung auf eine Weise umgeht, die mit der allgemeinen Relativitätstheorie vereinbar ist.

Das Problem ist, dass dieses Modell negative Energie erfordert, eine spekulative Energieform, bei der weniger Energie vorhanden ist als im leeren Raum, was derzeit weder verstanden noch mit der heutigen Technologie erreicht werden kann. Diese Lücke in unserem Verständnis verhindert die tatsächliche Konstruktion eines Warp-Antriebs, wie in Star Wars und Star Trek, fest im Bereich der Science-Fiction.

In einemStudie Hochgeladen auf den ArXiv-Preprint-Server untersuchen die Astrophysikerin und Mathematikerin Katy Clough von der Queen Mary University of London zusammen mit ihren Kollegen Tim Dietrich vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und Sebastian Khan von der Cardiff University die Möglichkeit, dass der hypothetische Kollaps von Warp-Antrieben nachweisbare Gravitationswellen aussenden könnte.

Wenn Warp-Antriebe durchdrehen

Die Wissenschaftler geben nicht vor, zu wissen, wie man einen Warp-Antrieb baut, sondern nutzen stattdessen mathematische Simulationen, um das mögliche theoretische Verhalten zu untersuchen. Insbesondere konzentrierte sich das Team darauf, was passieren könnte, wenn es bei einem Warp-Antrieb zu einem, wie sie es nennen, „Eindämmungsversagen“ käme. Ein solches Versagen könnte zu einem Kollaps führen, bei dem nachweisbare Gravitationswellen ausgesendet werden.

„Zwar gibt es zahlreiche praktische Hürden für ihre Umsetzung im wirklichen Leben, darunter die Voraussetzung negativer Energie, doch rechnerisch lässt sich ihre Entwicklung im Lauf der Zeit simulieren, wenn man eine Zustandsgleichung zugrunde legt, die die Materie beschreibt“, schreiben die Wissenschaftler in ihrem Aufsatz, der derzeit von der University of California in Berkeley begutachtet wird. Open Journal of Astrophysics.

Dank LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), das durch kosmische Ereignisse verursachte Raumzeitkräuselungen beobachtet, wissen wir, dass es möglich ist, Gravitationswellen zu erkennen. LIGO hat bereits nachweislich fähig der Beobachtung solcher Phänomene aus Quellen wie verschmelzenden Schwarzen Löchern und Neutronensternen.

Zunächst wollte das Team die Gravitationswellensignale eines hypothetischen beschleunigenden Raumschiffs untersuchen, erkannte jedoch, dass der Kollaps der Warpblase ein einfacherer erster Schritt war und dass ein solches Ereignis wahrscheinlich ein stärkeres Signal erzeugen würde, wie Clough in einer E-Mail an Gizmodo erklärte. Es sei kein physikalischer Mechanismus bekannt, um eine stabile Warpblase aufrechtzuerhalten, fügte sie hinzu. Dies sei jedoch unabdingbar, um mit einem Warp-Antrieb durch den Weltraum zu reisen, was zu einem möglichen Versagen der Eindämmung führen könne.

„Man müsste irgendwie die Art kontrollieren können, wie der Druck auf Dichteänderungen der Warp-Flüssigkeit reagiert, oder einen zusätzlichen Eindämmungsmechanismus einführen“, schrieb Clough. „Dies könnte analog dazu sein , wie Laser benötigt werden, um Plasma bei Kernfusionsexperimenten einzudämmen. Unser Ausgangspunkt geht also davon aus, dass das Gegenstand der Flüssigkeit irgendwie zerbrochen ist und dadurch zu ihrer Zerstreuung führt.“ Mit Flüssigkeit verweist Clough das theoretische Medium oder die Substanz innerhalb der Warp-Blase, die kontrolliert und eingedämmt werden muss.

Wellen durch die Raumzeit

Der Kollaps eines Warp-Antriebs würde starke Gravitationswellen auslösen, da er mit einer plötzlichen und dramatischen Veränderung der Raumzeit einhergeht. Die schnelle Umverteilung von Energie und Materie, die zur Verzerrung der Raumzeit bei einem Warp-Antrieb verwendet wird, würde erhebliche Störungen erzeugen, ähnlich wie plötzliche Bewegungen Wellen im Wasser erzeugen. Dieses intensive Ereignis würde genügend Energie freisetzen, um Gravitationswellen zu erzeugen, ähnlich denen, die bei der Verschmelzung schwarzer Löcher oder bei der Kollision von Neutronensternen entstehen.

Das resultierende Signal wäre „sehr stark“, sagte Clough. Dies sei auf die enorme Raumzeitkrümmung zurückzuführen, die erforderlich sei, um ein Schiff mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit (10 bis 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit, wie im Artikel erwähnt) vorwärtszutreiben. Durch den Kollaps wird ein erheblicher Teil der in der Raumzeitkrümmung enthaltenen Energie freigesetzt, wodurch das Signal potenziell erkennbar wird.

Die Studie basiert auf der numerischen Relativitätstheorie, einem Werkzeug, mit dem Physiker Raumzeiten unter extremen Bedingungen simulieren können. Mit diesem Ansatz können Phänomene untersucht und verstanden werden, bei denen außergewöhnlich starke Gravitationskräfte eine Rolle spielen, wie etwa Schwarze Löcher und theoretisch kollabierende Warpblasen. Durch die Simulation der Gravitationswellensignale, die während des Kollapses eines Warp-Antriebs ausgesendet werden könnten, schlagen Clough und ihr Team eine Methode vor, mit der sich solche Ereignisse – falls sie existieren – möglicherweise identifizieren lassen.

Indem sie analysierten, wie die Energie- und Gravitationswellen von einem solchen Ereignis ausgehen würden, spekulierten die Forscher über die Signaturen, die moderne Detektoren eines Tages erfassen könnten. Die Stärke und Frequenz des Signals hängen von der Größe der Warp-Blase ab. In ihrem Artikel geben sie das Beispiel einer 1 Kilometer großen Warp-Blase an, die sich mit 10 % der Lichtgeschwindigkeit bewegt. Ihren Berechnungen zufolge sollte dies ein 300-kHz-Signal erzeugen, das bei ausreichender Signalstärke in einer Entfernung von bis zu 3,26 Millionen Lichtjahren erkannt werden könnte. Ein Detektor, der LIGO ähnelt, aber für höhere Frequenzen ausgelegt ist, könnte dieses Signal erkennen, so die Wissenschaftler. „Vorschläge für solche Detektoren gibt es, und sie sind umsetzbar, aber derzeit wird keiner davon finanziert“, sagte Clough.

Es macht Spaß, darüber zu spekulieren

Die Idee, Gravitationswellen zu nutzen, um außerirdische Technologien zu erkennen, ist zweifelsohne verrückt. Wir sind noch weit davon entfernt, Detektoren wie LIGO nutzen zu können, um diese Art außerirdischer Technosignatur zu erkennen. Darüber hinaus wissen wir nicht wirklich, ob Außerirdische sich an unsere Science-Fiction-inspirierten Konzepte halten, was eine weitere Ebene der Vermutung hinzufügt. Obwohl dieses Forschungsgebiet vielversprechend klingt, ist es immer noch tief in der Theorie verwurzelt.

Allerdings gehen die Auswirkungen dieser Forschung über die Suche nach außerirdischem Leben hinaus. Das Verständnis der Signaturen von Warp-Antriebskollaps könnte auch unser Verständnis der Raum-Zeit-Dynamik in Szenarien verbessern, in denen bekannte Energiebedingungen verletzt werden. Derartige Studien erweitern die Grenzen unseres physikalischen Verständnisses, testen die Grenzen der allgemeinen Relativitätstheorie und führen möglicherweise zu neuen theoretischen Erkenntnissen.

„Über die Standard-Astrophysik hinauszugehen, wie wir es in dieser Studie getan haben, war für uns eine echte Herausforderung, die Methoden anzupassen und an ihre Grenzen zu bringen. Dieses Wissen und diese Erfahrung werden uns sicherlich helfen, wenn wir in Zukunft anspruchsvollere Bereiche in astrophysikalischen Anwendungen untersuchen“, sagte Clough.

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