Was nie ein Mensch zuvor gesehen hat – Simulation von Gravitationswellen aus kollabierendem Warp-Antrieb
Physiker erforschen seit Jahrzehnten die theoretische Möglichkeit, dass Raumschiffe durch die Komprimierung der vierdimensionalen Raumzeit angetrieben werden. Dieser sogenannte „Warp-Antrieb“ entstammt zwar der Welt der Science-Fiction, basiert jedoch auf konkreten physikalischen Formeln der Allgemeinen Relativitätstheorie. Eine neue Studie, die im Open Journal of Astrophysics veröffentlicht wurde, geht einen Schritt weiter und simuliert die Gravitationswellen, die ein solcher Antrieb aussenden könnte, wenn er kollabiert. Co-Autor ist der Astrophysiker Prof. Dr. Tim Dietrich von der Universität Potsdam.
Warp-Antriebe sind aus der Science-Fiction nicht mehr wegzudenken und könnten im Prinzip Raumschiffe schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fliegen lassen. In der Praxis gibt es jedoch viele Konstruktionsprobleme, wie zum Beispiel die Notwendigkeit einer exotischen Art von Materie mit negativer Energie. Außerdem wäre es für die Insassen dieser Raumschiffe äußerst schwierig, die Warp-Blase zu kontrollieren und zu deaktivieren.
Die vorgestellten Berechnungen sind das Ergebnis einer Zusammenarbeit von Spezialisten für Gravitationsphysik an der Queen Mary University of London, der Universität Potsdam und dem Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam sowie der Cardiff University. Obwohl die Autorinnen und Autoren der Studie nicht behaupten, den Code des Warp-Antriebs geknackt zu haben, werden die theoretischen Folgen des Kollabierens eines solchen Antriebs anhand numerischer Simulationen untersucht. Die Erstautorin Dr. Katy Clough von der Queen Mary University of London erklärt: „Obwohl Warp-Antriebe rein theoretisch sind, haben sie eine wohldefinierte Beschreibung in Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie und ermöglichen uns, mit numerischen Simulationen die Auswirkungen zu untersuchen, die sie in Form von Gravitationswellen auf die Raumzeit haben könnten.“
Die Ergebnisse sind faszinierend. Ein kollabierender Warp-Antrieb erzeugt einen deutlichen Ausbruch von Gravitationswellen. Diese Wellen breiten sich in der Raumzeit aus und könnten von Gravitationswellendetektoren, die normalerweise auf die Verschmelzung von Schwarzen Löchern und Neutronensternen abzielen, entdeckt werden. Im Gegensatz zu den Signalen verschmelzender astrophysikalischer Objekte wäre dieses Signal ein kurzer, hochfrequenter Ausbruch, der mit derzeitigen Detektoren nicht messbar wäre. Zukünftige Instrumente mit höherer Frequenz könnten ihn jedoch aufspüren, denn die Technologie, um sie zu bauen, existiert bereits. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, diese Signale zu nutzen, um nach Beweisen für die Warp-Antriebstechnologie zu suchen, auch wenn die Menschheit nicht in der Lage ist, selbst einen solchen Antrieb zu bauen.
Prof. Tim Dietrich von der Universität Potsdam kommentiert: „Für mich ist der wichtigste Aspekt der Studie die neuartige genaue Modellierung der Dynamik von Raumzeiten mit negativer Energie. Wir haben nun die Möglichkeit, die Techniken auf physikalische Situationen auszudehnen, die uns helfen können, die Entwicklung und den Ursprung unseres Universums oder die Vorgänge im Zentrum von Schwarzen Löchern besser zu verstehen.“
Auch wenn die Warp-Geschwindigkeit noch in weiter Ferne liegt, erweitert diese Studie bereits die Grenzen unseres Verständnisses von exotischen Raumzeiten und Gravitationswellen. Die Forschenden wollen weiter untersuchen, wie sich das Signal bei verschiedenen Warp-Antriebsmodellen verändert.
Link zur Publikation: Clough, Katy, Tim Dietrich, and Sebastian Khan. 2024. What No One Has Seen before: Gravitational Waveforms from Warp Drive Collapse. The Open Journal of Astrophysics 7 (July). https://doi.org/10.33232/001c.121868
Link zur Pressemeldung der Queen Mary University of London: https://www.qmul.ac.uk/media/news/2024/se/new-study-simulates-gravitational-waves-from-failing-warp-drive.html
Link zum AEI-Forschungshighlight: https://www.aei.mpg.de/1171367/what-no-one-has-seen-before-new-study-simulates-gravitational-waves-from-failing-warp-drive
Kontakt:
Prof. Dr. Tim Dietrich, Institut für Physik und Astronomie und Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) Potsdam
Tel.: 0331 977-230160
E-Mail: tim.dietrich@uni-potsdam.de
Medieninformation 29-07-2024 / Nr. 076
Dr. Stefanie Mikulla
Universität Potsdam
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Internet: www.uni-potsdam.de/presse
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Tim Dietrich, Institut für Physik und Astronomie und Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) Potsdam
Tel.: 0331 977-230160
E-Mail: tim.dietrich@uni-potsdam.de
Originalpublikation:
Link zur Publikation: Clough, Katy, Tim Dietrich, and Sebastian Khan. 2024. What No One Has Seen before: Gravitational Waveforms from Warp Drive Collapse. The Open Journal of Astrophysics 7 (July). https://doi.org/10.33232/001c.121868
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