Wissenschaftler schlagen neue Methode zur Suche nach Außerirdischen vor: 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 von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie.

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

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

In einer  auf den Preprint-Server arXiv hochgeladenen Studie 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 behaupten nicht, 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“ kommen würde. Ein solches Versagen könnte zu einem Kollaps führen, der nachweisbare Gravitationswellen aussendet.

„Zwar gibt es zahlreiche praktische Hindernisse für ihre Umsetzung im wirklichen Leben, darunter die Notwendigkeit negativer Energie, doch anhand einer Zustandsgleichung, die die Materie beschreibt, kann man ihre zeitliche Entwicklung rechnerisch simulieren“, schreiben die Wissenschaftler in ihrem Artikel, der derzeit im Open Journal of Astrophysics begutachtet wird .

Dank LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), das von kosmischen Ereignissen verursachte Kräuselungen der Raumzeit beobachtet, wissen wir, dass es möglich ist, Gravitationswellen festzustellen. LIGO hat bereits bewiesen, dass es in der Lage ist , derartige Phänomene bei Quellen wie verschmelzenden Schwarzen Löchern und Neutronensternen zu beobachten.

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. Diese sei jedoch für die Nutzung eines Warp-Antriebs zur Reise durch den Weltraum unerlässlich, was zu einem möglichen Versagen der Eindämmung führe.

„Man müsste irgendwie kontrollieren, wie der Druck auf Änderungen der Dichte der Warp-Flüssigkeit reagiert, oder einen zusätzlichen Eindämmungsmechanismus einführen“, schrieb Clough. „Dies könnte analog zu den Lasern sein, die benötigt werden, um Plasma in Kernfusionsexperimenten einzudämmen. Unser Ausgangspunkt geht also davon aus, dass das, was die Flüssigkeit eingeschlossen gehalten hat, irgendwie zerbrochen ist und dies dazu führt, dass sie sich verteilt.“ Mit Flüssigkeit meint Clough das theoretische Medium oder die Substanz innerhalb der Warp-Blase, die kontrolliert und eingeschlossen werden muss.

Wellen durch die Raumzeit

Der Kollaps eines Warp-Antriebs würde starke Gravitationswellen auslösen, da er eine plötzliche und dramatische Veränderung der Raumzeit mit sich bringt. Die schnelle Umverteilung von Energie und Materie, die zur Verzerrung der Raumzeit in einem Warp-Antrieb verwendet wird, würde erhebliche Störungen erzeugen, ähnlich wie plötzliche Bewegungen Wellen im Wasser erzeugen. Dieses intensive Ereignis würde genug Energie freisetzen, um Gravitationswellen zu erzeugen, ähnlich denen, die bei Verschmelzungen schwarzer Löcher oder Kollisionen von Neutronensternen entstehen.

Das resultierende Signal wäre „sehr stark“, sagte Clough. Dies liegt an der enormen Krümmung der Raumzeit, die erforderlich ist, um ein Schiff mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit vorwärtszutreiben (10 bis 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit, wie in der Arbeit erwähnt). Der Kollaps setzt einen erheblichen Teil der in der Raumzeitkrümmung enthaltenen Energie frei, wodurch das Signal möglicherweise 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 beim Kollaps eines Warp-Antriebs ausgesendet werden könnten, schlagen Clough und ihr Team eine Methode vor, mit der sich solche Ereignisse – sollten 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 der Arbeit geben sie das Beispiel einer 1 Kilometer breiten Warp-Blase an, die sich mit 10 % der Lichtgeschwindigkeit bewegt. Ihren Berechnungen zufolge sollte dies ein 300-kHz-Signal erzeugen, das – sofern das Signal stark genug ist – in bis zu 3,26 Millionen Lichtjahren Entfernung erfasst werden könnte. Ein Detektor ähnlich LIGO, der jedoch für höhere Frequenzen ausgelegt ist, könnte dieses Signal erfassen, so die Wissenschaftler. „Vorschläge für solche Detektoren gibt es und sie sind umsetzbar, aber derzeit wird keiner davon finanziert“, sagte Clough.

Es macht Spaß zu spekulieren

Die Idee, Gravitationswellen zu nutzen, um außerirdische Technologien zu entdecken, ist zweifellos verrückt. Wir sind noch weit davon entfernt, Detektoren wie LIGO nutzen zu können, um diese Art außerirdischer Technosignatur zu entdecken. Darüber hinaus wissen wir nicht wirklich, ob Außerirdische unseren Science-Fiction-inspirierten Konzepten folgen, was eine weitere Ebene der Vermutung hinzufügt. Obwohl dieser Forschungsbereich vielversprechend klingt, ist er immer noch tief in der Theorie verwurzelt.

Die Auswirkungen dieser Forschung gehen jedoch über die Suche nach außerirdischem Leben hinaus. Das Verständnis der Signaturen von Warp-Antriebskollapsen könnte auch unser Verständnis der Raumzeitdynamik in Szenarien verbessern, die bekannte Energiebedingungen verletzen. Solche Studien erweitern die Grenzen unseres physikalischen Verständnisses, testen die Grenzen der allgemeinen Relativitätstheorie und führen möglicherweise zu neuen theoretischen Erkenntnissen.

„In dieser Studie über die Grenzen der Standard-Astrophysik hinauszugehen, 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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