Los agujeros de gusano atravesables son posibles bajo ciertas condiciones de gravedad
Si quieres regresar de un viaje a través de un agujero de gusano, necesitarás una extraña gravedad.
Por Paul Sutter
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Viajar a través de un agujero de gusano podría ser posible en ciertas condiciones de gravedad. (Crédito de la imagen: Shutterstock) |
¿Interesado en atravesar un agujero de gusano, el código de trucos definitivo a través del espacio y el tiempo? ¿Quizás le gustaría saltar de un sistema estelar a otro en todo el universo sin sudar ni una gota? Pero primero, será mejor que te asegures de que tu agujero de gusano sea transitable.
"Cualquier viajero que intente cruzar un agujero de gusano que no satisfaga esto será aplastado por dentro cuando el túnel se derrumbe", dijo a Live Science João Rosa, físico de la Universidad de Aveiro en Portugal.
Rosa está tratando de "construir" virtualmente un agujero de gusano estable y transitable, uno que se pueda cruzar de manera segura sin que el pasadizo teórico colapse o atrape a su ocupante. Y recientemente descubrió que de hecho es posible, pero solo si modificamos nuestra comprensión de la gravedad.
El problema de la transitabilidad
Los agujeros de gusano son engañosamente fáciles de construir: en papel. Empiezas con una teoría de la gravedad. En la teoría de la relatividad general de Einstein, la gravedad define la relación entre materia y energía, y espacio y tiempo. El truco para construir un agujero de gusano es encontrar una configuración de materia y energía que le permita formar un túnel, generalmente llamado "garganta" en la investigación de agujeros de gusano, que une dos puntos distantes en el espacio.
En principio, esa garganta puede ser tan larga o tan corta como desee, pero los agujeros de gusano más interesantes ocurren cuando la garganta es mucho más corta que la distancia normal entre dos puntos, lo que hace que el agujero de gusano sea un atajo conveniente. Ah, y los agujeros de gusano también pueden actuar como máquinas del tiempo, enviándote al futuro o al pasado, dependiendo de cómo estén construidos.
La idea de un atajo tan caprichoso ha capturado la imaginación de científicos y escritores de ciencia ficción durante décadas.
"La posibilidad de visitar otras estrellas (o incluso otras galaxias), posiblemente encontrar civilizaciones extraterrestres, y la posibilidad de volver a visitar el pasado o no tener que esperar el futuro han sido parte de la imaginación y la fantasía humana durante mucho tiempo, y los agujeros de gusano proporcionan una solución (relativamente) simple y unificada para ambos problemas", dijo Rosa a Live Science en un correo electrónico.
Pero los agujeros de gusano construidos sobre la base de los criterios establecidos por la relatividad general sufren un problema importante: no son realmente transitables. Las entradas de los agujeros de gusano de la relatividad general están ocultas detrás de los horizontes de eventos, que son barreras unidireccionales en el espacio. Eso significa que si entraras al agujero de gusano, nunca podrías salir, lo que frustraría el propósito.
El otro problema es que son ridículamente inestables. En el momento en que incluso un solo fotón, o partícula de luz, entra en la garganta, todo el agujero de gusano colapsa catastróficamente antes de que ese paquete de luz pueda escapar.
Gorrón.
Una nueva gravedad
Para resolver estos problemas en la relatividad general y estabilizar un agujero de gusano, un viajero cósmico debe crear el agujero de gusano con un ingrediente increíblemente exótico, una forma de materia que tiene energía negativa o masa negativa. La masa negativa (también conocida como materia exótica) es exactamente lo que parece: si algo pesa 10 libras negativas, tendría una masa negativa. Los científicos no han observado masa negativa en ningún lugar del universo. La energía negativa es un poco más alcanzable, que es solo una condición en la que la energía en una ubicación particular es negativa en relación con su entorno, pero eso solo se puede lograr a escalas cuánticas microscópicas.
"La presencia de esta materia es esencial ya que evita que la garganta del agujero de gusano colapse sobre un viajero, pero también es problemática", explicó Rosa. "Presenta una densidad de energía promedio negativa, una característica extremadamente rara de la materia en el universo que solo se observa en situaciones muy específicas a nivel cuántico".
Dado que tal materia es tan rara, construir un agujero de gusano completo a partir de la materia exótica parecería imposible en nuestro universo.
Pero toda esta charla sobre agujeros de gusano se basa en la relatividad general. Y aunque esa teoría de la gravedad ha sobrevivido a todas y cada una de las pruebas de observación y experimentales lanzadas durante el último siglo, sabemos que la relatividad general no es la última palabra sobre la gravedad. La relatividad es incapaz de describir los centros de los agujeros negros, los primeros momentos del universo y el vínculo entre ella y la física cuántica.
Entonces, tal vez una nueva y mejorada teoría de la gravedad permitiría la existencia de agujeros de gusano.
Haciendo el viaje
Eso es exactamente lo que Rosa investigó en un nuevo artículo publicado en línea el 29 de julio en la revista preimpresa arXiv, lo que significa que el estudio aún no ha sido revisado por colegas en el campo.
Rosa empleó una forma modificada de gravedad llamada gravedad híbrida generalizada-Palatini. Esta teoría de la gravedad se basa en la relatividad general, pero permite una mayor flexibilidad en las relaciones entre la materia y la energía, y el espacio y el tiempo.
Investigaciones anteriores habían encontrado que los agujeros de gusano atravesables podrían ser posibles en esta teoría modificada de la gravedad, pero aún requerían energía negativa fuera de la garganta del agujero de gusano. Rosa descubrió que al colocar capas en las entradas de los agujeros de gusano con capas delgadas dobles de materia regular, el agujero de gusano se puede atravesar sin energía negativa.
"Lo que sucede es que estos efectos gravitacionales necesarios para garantizar la atravesabilidad del agujero de gusano ocurren naturalmente si se modifica la gravedad, y la materia exótica [materia con masa negativa] ya no es necesaria para cumplir este propósito", explicó Rosa.
¿Que sigue? Rosa quiere probar esta teoría particular de la gravedad modificada. "Este es solo un paso muy pequeño hacia el objetivo final: ahora se deben usar datos y observaciones experimentales (por ejemplo, ondas gravitacionales y trayectorias de estrellas cerca del centro de la Vía Láctea) para probar y (con suerte) confirmar la validez de estas teorías", escribió Rosa.
Si bien la relatividad general ha explicado hasta ahora todas las medidas de la gravedad (incluidas las ondas gravitacionales y la vecindad de los agujeros negros), la historia no ha terminado. Las observaciones futuras podrían encontrar una grieta en esa venerable teoría, y si la gravedad híbrida generalizada-Palatini explica mejor las observaciones cósmicas, entonces los agujeros de gusano hechos para viajar podrían ser posibles.
Pero las preguntas no terminarían ahí. Los agujeros de gusano también pueden actuar como máquinas del tiempo, por lo que una solución viable de agujeros de gusano significaría que es posible viajar en el tiempo al pasado; eso, por supuesto, plantea todo tipo de problemas difíciles (como la llamada "paradoja del abuelo" y preguntas sobre la causalidad). Saber con certeza que podrían existir agujeros de gusano atravesables no solo haría realidad nuestros sueños de ciencia ficción, sino que alteraría totalmente nuestra comprensión de la física.
Modificado por orbitaceromendoza
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