Die unbequeme Wahrheit über Wurmloch-Paare ist, dass sie zerfallen, bevor sie einander umkreisen können, und sich nur durch einen kurzen Knall in Gravitationswellen verraten würden.
Zwei Physiker aus Moskau haben nach eigener Einschätzung erstmals in einer vollständig dreidimensionalen Computersimulation verfolgt, was geschieht, wenn zwei Wurmlöcher aufeinandertreffen.
Prallen die beiden Raumzeit-Tunnel zusammen, verschwinden sie hinter einem gemeinsamen Schwarzen Loch, das anschließend kleiner wird, obwohl Schwarze Löcher nach einem berühmten Satz von Stephen Hawking eigentlich nur wachsen dürfen.
Möglich macht das die exotische Füllung, die solche Wurmlöcher offen hält, denn sie trägt negative Energie, und wenn das Schwarze Loch sie verschluckt, verliert es an Masse.
Weil jedes Wurmloch zudem binnen Augenblicken zerfällt, können Wurmloch-Paare nie lange umeinander kreisen, und ihr einziges Signal wäre ein kurzer Ausbruch von Gravitationswellen ohne das ansteigende Zirpen, mit dem sich verschmelzende Schwarze Löcher ankündigen.
Warum ein Wurmloch nicht offen bleibt
Ein Wurmloch ist eine hypothetische Abkürzung durch die Raumzeit, ein Tunnel, dessen zwei Öffnungen weit voneinander entfernt liegen können.
Schon der Physiker John Wheeler stellte sich vor, dass die Raumzeit im Allerkleinsten von solchen Tunneln durchsetzt sein könnte, und manche Theorien lassen sie im frühen Universum auf beachtliche Größe anwachsen.
Damit ein solcher Tunnel nicht sofort in sich zusammenfällt, braucht er eine Füllung, die man in der Natur bisher nirgends beobachtet hat.
Physiker nennen sie ein Geisterfeld, weil es negative Energie trägt und die engste Stelle des Tunnels, die Kehle, von innen aufspreizt.
Doch selbst damit ist das einfachste solche Wurmloch instabil, wie man seit Jahren aus vereinfachten Rechnungen weiß.
Paradoxerweise lässt ein winziger Stoß nach außen die Kehle zu einem Schwarzen Loch zusammenfallen, während ein Druck nach innen sie immer weiter aufbläht.
Was passiert, wenn zwei solcher Tunnel einander nahekommen, blieb dagegen offen.
Weil zwei Objekte nebeneinander keine einfache Kugelgestalt mehr bilden, lässt sich die Rechnung nicht vereinfachen, und ein Computer muss Einsteins Gleichungen in allen drei Raumrichtungen Schritt für Schritt lösen.
Wie die beiden Physiker vorgingen
Nikita Shirokov vom Moskauer Institut für Physik und Technologie hat zusammen mit Ilya Nachevsky von der Higher School of Economics in Moskau genau solche Rechnungen durchgeführt.
Ihr Werkzeug ist ein frei verfügbares Simulationsprogramm, das die Raumzeit in ein Gitter zerlegt und dort, wo es auf Details ankommt, automatisch feiner rechnet.
Das Ganze lief auf einer einzigen Hochleistungs-Grafikkarte.
Die Forscher setzten Wurmloch-Paare in unterschiedlichem Abstand und mit unterschiedlichem Schwung aus und beobachteten, ob sie zusammenstoßen, aneinander vorbeifliegen oder sich gegenseitig wegschieben.
Die Studie ist als Preprint, also als Vorabveröffentlichung, auf dem Server arXiv erschienen und wurde bislang nicht unabhängig begutachtet.
Warum sich nur dicht gestartete Paare vereinen
Das Geisterfeld verleiht jedem Wurmloch eine Art Ladung, die positiv oder negativ sein kann, und wie bei elektrischen Ladungen stoßen sich gleiche ab, während ungleiche einander anziehen.
Weil diese Kraft deutlich stärker ist als die Schwerkraft, schieben sich gleich geladene Wurmlöcher auseinander, obwohl die Schwerkraft sie zusammenhalten will.
Bei ungleichen Paaren addiert sich die Schwerkraft dagegen zum Zug des Feldes, weshalb die Theorie für Shirokovs Wurmlöcher voraussagt, dass der Zug anderthalbmal so stark sein müsste wie der Schub.
In der Simulation maßen die beiden einen Wert von knapp 1,46, was zeigt, dass ihre Rechnung die Kräfte zwischen den Tunneln richtig erfasst.
Anziehung allein reichte für eine Verschmelzung allerdings nicht.
Starteten die Paare in mittlerem Abstand, kamen sie einander zwar sehr nahe, doch ein gemeinsames Schwarzes Loch bildete sich bei keinem einzigen Versuch.
Der Grund liegt darin, dass jedes Wurmloch sein Gegenüber leicht zusammendrückt, und dieser Druck nach innen wirkt genau wie der Stoß, der eine einzelne Kehle aufblähen lässt.
„Eine Verschmelzung ist daher ein Wettlauf gegen die Aufblähung, die sie selbst auslöst“, schreiben die Autoren.
Gewinnen können ihn nur Paare, die sehr dicht beieinander starten, sodass sich ein gemeinsamer Horizont, also die Grenze, hinter der nichts mehr entkommt, schließt, bevor die Kehlen davonwachsen.
Ein Schwarzes Loch, das kleiner wird
Gewinnt das Paar den Wettlauf, umschließt der gemeinsame Horizont beide Kehlen, noch während sie offen sind.
Danach schrumpft er und verliert bis zum Ende der Simulation 28 Prozent seiner Fläche.
Nach Hawkings Flächensatz kann die Oberfläche eines Schwarzen Lochs eigentlich nie abnehmen, doch dieser Satz setzt voraus, dass keine negative Energie im Spiel ist.
Hier verschluckt das Schwarze Loch das Geisterfeld, das die Tunnel offen hielt, und weil dieses Feld negative Energie trägt, wird das Loch dabei leichter und damit kleiner.
„Dieser Horizont lässt den Flächensatz rückwärts laufen“, heißt es im Preprint.
Am Ende nähert sich das Gebilde einem ganz gewöhnlichen Schwarzen Loch mit der Masse des Paares.
Warum Wurmloch-Paare nie lange umeinander kreisen
Für mögliche Beobachtungen wiegt ein anderes Ergebnis schwerer, nämlich wie kurz ein Wurmloch überhaupt lebt.
Rechnet man die Simulation auf ein Wurmloch mit der 30-fachen Masse der Sonne hoch, hält es nur wenige Tausendstelsekunden durch und vergeht damit schneller als ein Wimpernschlag.
Selbst die schwersten denkbaren Exemplare überdauern nur Stunden bis Tage.
„Kein statisches Wurmloch astronomischer Masse überlebt“, schreiben Shirokov und Nachevsky.
Verschmelzende Schwarze Löcher kreisen dagegen viele Male umeinander und senden dabei Gravitationswellen, also Erschütterungen der Raumzeit, deren Tonhöhe stetig ansteigt.
Ein Wurmloch-Paar hält so viele Runden nicht durch, weil schon der Druck des Partners es nach wenigen Umläufen kollabieren oder aufblähen lässt.
Hinzu kommt, dass das Geisterfeld beim Umkreisen eigene Wellen mit negativer Energie abgibt.
Gewöhnliche Paare verlieren durch ihre Wellen Energie und rücken dadurch näher zusammen, doch wer negative Energie abstrahlt, gewinnt Energie hinzu, sodass die Umlaufbahn eher aufgeschaukelt als abgebremst würde.
Übrig bleibt ein einzelner kurzer Ausbruch, dessen Tonhöhe fällt oder schwankt, bevor das neu entstandene Schwarze Loch ganz normal ausklingt.
„Das Wurmloch steckt im Ausbruch davor“, formulieren es die Autoren.
Detektoren wie LIGO auf der Erde oder das geplante Weltraumobservatorium LISA können deshalb kein Wurmloch aufspüren, das ruhig im All sitzt.
Wären Wurmlöcher im frühen Universum entstanden, hätte die Ausdehnung des Alls ihre Ausbrüche inzwischen so stark zu tiefen Tönen verschoben, dass sie weit unter dem Messbereich beider Instrumente lägen.
Die Studie schließt außerdem aus, dass ein solches Wurmloch lange genug lebt, um sich dauerhaft als Schwarzes Loch zu tarnen, eine Möglichkeit, nach der Astronomen in Gravitationswellen-Signalen bereits suchen.
Ihre Ergebnisse gelten allerdings nur für nicht rotierende Wurmlöcher dieser einen Bauart, betonen die Autoren.
Weil Rotation die Instabilität nach bisherigen Rechnungen beseitigen könnte, nennen sie Simulationen sich drehender Wurmlöcher als nächsten Schritt.
Meine Meinung dazu
Aus der Science-Fiction kennen wir Wurmlöcher als stabile Tore, durch die ein Raumschiff gemütlich hindurchgleitet.
Dieses Paper zeigt mit großer Gründlichkeit, wie wenig davon übrig bleibt, wenn man die Gleichungen ernst nimmt und einfach laufen lässt.
Am meisten fasziniert mich das schrumpfende Schwarze Loch, weil es vorführt, dass selbst ein Gesetz wie Hawkings Flächensatz eine Bedingung im Kleingedruckten hat, die man erst bemerkt, wenn jemand sie verletzt.
Sympathisch finde ich auch, dass Shirokov nebenbei ein Ergebnis aus seiner eigenen früheren Arbeit korrigiert, in der ein kollabierendes Wurmloch scheinbar zurückfederte, was er nun als Folge einer vereinfachenden Annahme entlarvt.
Zur Ehrlichkeit gehört aber auch, dass das Geisterfeld ein Gedankenmodell bleibt, das niemand je nachgewiesen hat, und dass die Arbeit die Begutachtung durch Fachkollegen noch vor sich hat.
Wenn also das nächste Mal jemand von der Reise durch ein Wurmloch schwärmt, schick ihm diesen Text, denn die Vorstellung, dass ein solcher Tunnel mit der Masse eines schweren Sterns schneller zerfällt, als man blinzeln kann, verdient es, weitererzählt zu werden.
Quelle: Nikita M. Shirokov (Moscow Institute of Physics and Technology), 2026; ArXiv:2610.13206
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