Lähinnä tieteisromaaneista ja elokuvista tutut madonreiät saattavat uuden tutkimuksen mukaan jättää avaruuteen näkyvän jäljen, joka voi olla havaittavissa teleskoopilla.

Madonreikä, jos sellainen on todella olemassa, on aika-avaruuden ominaisuus, eräänlainen oikopolku, joka mahdollistaa siirtymisen paikasta toiseen valonnopeuttakin vaudikkaammin. Teorian mukaan madonreikään syöksyvä, tai joutuva, löytää itsensä nopeasti aivan toiselta puolelta maailmankaikkeutta.

Albert Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria mahdollistaa madonreiät, mutta näyttöä niiden olemassaolosta ei ole – ainakaan vielä.

ArXiv-palvelussa (siirryt toiseen palveluun) julkaistu tutkimus tuo keskusteluun uuden kulman. Mumbaissa toimivan Tata-instituutin tutkija Rajibul Shaikh uskoo, että madonreikä voi jättää avaruuten havaittavissa olevan jäljen, joka muistuttaa mustan aukon jättämää, mutta on kuitenkin niin erilainen, että ero on havaittavissa.

Avaruus kaareutuu madonreiän ympärillä

Madonreikäteorian taustalla on yleisen suhteellisuusteorian ajatus aika-avaruuden kaareutumisesta. Sekä mustan aukon että madonreiän läheisyydessä kaareutuminen on niin voimakasta, ettei edes valo kulje suoraan, vaan kaareutuu niiden ympärillä. Tuloksena on valorengas, jonka keskelle muodostuu varjo, jonka läheisyydestä fotonitkin putoavat sisälle.

Myös oman Linnunratamme keskuksessa oleva supermassiivinen musta aukko on tällaisen varjon keskellä. Mustista aukoista ei ole toistaiseksi suoria havaintoja. Parhaillaan kuitenkin tutkitaan viime vuonna kerättyä dataa, jonka toivotaan osoittautuvan ensimmäiseksi suoraksi havainnoksi mustasta aukosta (siirryt toiseen palveluun).

Shaikin ajatus on, että tietynlaisten pyörivien madonreikien muodostama varjo olisi laajempi ja vääristyneempi kuin mustien aukkojen jälkeensä jättämä. Koska madonreikä pyörii nopeammin, olisi mustan aukon varjo kiekkomaisempi kuin madonreiän.

– Molempien varjoja havainnoimalla voi olla mahdollista erottaa mustat aukot ja madonreiät toisistaan, sanoo Rajibul Shaikh Live Sciencen haastattelussa. (siirryt toiseen palveluun)

Tutkijat ovat jo ennen Shaikhia yrittäneet laskemilla selvittää pyörivän madonreiän arvoitusta. Hänen mukaansa aiemmin ei ole kuitenkaan osattu huomioida madonreiän kahden suuaukon väliin jäävän "kurkkutorven" vaikutusta. Uudella laskentatavalla madonreikä pitäisi kuitenkin olla tunnistettavissa, Shaikh sanoo.

Madonreikä edellyttää tuntemattoman aineen olemassaoloa

Jos madonreiästä saadaan joskus varmistus, olisi se myös todiste aiemmin tuntemattoman aineen olemassaolosta.

Yleisen suhteellisuusteorian mukaan madonreiän olemassaolo edellyttää ainetta, joka toimisi päinvastaiseen suuntaan kuin painovoima. Muuten madonreikä romahtaisi välittömästi kasaan.

Vaihtoehto on, että painovoimateoria menee ainakin osin uusiksi, Shaikh uskoo.

Tiedeyhteisö ei ole hetimiten ostamassa Shaikhin madonreikäteoriaa. Esimerkiksi Live Sciencen haastattelema Wisconsin-Milwaukeen yliopiston fyysikko John Friedman pitää epätodennäköisenä, että tällaisia makroskooppisia madonreikiä olisi ylipäätään olemassa.

Ja vaikka sellaisia olisikin, estää niitä koossa pitävän aineen tuntematon luonne mahdottomaksi ennustaa, millaisen varjon madonreikä muodostaisi, sanoo Friedman.

Varmaa lienee myös, että ennen Shaikhin teorian todistamista on hyvin aikaa katsoa useaan otteeseen vaikkapa elokuvat Tähtiportti, Déjà Vu, Viimeinen horisontti ja Interstellar, joissa kaikissa hyödynnetään madonreikiä matkustamiseen ajassa tai paikassa.