Una nueva teoría extravagante sugiere que los agujeros de gusano podrían ser atajos estables a través del espacio-tiempo
por Paul Sutter
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(Pitris / iStock / Getty Images Plus) |
Los agujeros de gusano, o portales entre agujeros negros, pueden ser estables después de todo, sugiere una nueva teoría salvaje.
Los hallazgos contradicen las predicciones anteriores de que estos hipotéticos atajos a través del espacio-tiempo colapsarían instantáneamente.
El cambio radical se produce porque pequeñas diferencias en las matemáticas de la relatividad, que se utilizan para describir tales agujeros de gusano, terminan cambiando drásticamente nuestra imagen general de cómo se comportan.
Un juego de métricas
Primero, algunos antecedentes sobre cómo opera la relatividad general. La relatividad es como una máquina. Coloque ciertos objetos, digamos, una masa o una disposición de partículas, y la máquina escupe cómo se comportará esa colección con el tiempo debido a la gravedad. Todo en la relatividad general se basa en el movimiento en el espacio y el tiempo: los objetos comienzan en ciertas coordenadas físicas, se mueven y terminan en otras coordenadas.
Si bien las reglas de la relatividad general son fijas, la teoría en sí proporciona mucha libertad para describir esas coordenadas matemáticamente. Los físicos llaman a estas diferentes descripciones "métricas". Piense en la métrica como diferentes formas de describir cómo llegar a la casa de su abuela para el Día de Acción de Gracias. Pueden ser direcciones de calles, latitud y longitud basadas en satélites o puntos de referencia garabateados en una servilleta. Su métrica es diferente en cada caso, pero no importa qué métrica elija, terminará en el gran festín.
De manera similar, los físicos pueden usar diferentes métricas para describir la misma situación y, a veces, una métrica es más útil que otra, similar a comenzar con las direcciones de la calle, pero cambiando a la servilleta para verificar si se encuentra en el punto de referencia correcto.
El agujero negro extendido
Cuando se trata de agujeros negros y agujeros de gusano, existen algunas métricas potenciales. La más popular es la métrica de Schwarzschild, que es donde se descubrieron por primera vez los agujeros negros. Pero la métrica de Schwarzschild contiene algunas matemáticas extravagantes. Esa métrica se comporta mal a una distancia particular del agujero negro, una distancia conocida hoy como el radio de Schwarzschild o el horizonte de eventos.
Y por 'se porta mal', queremos decir que la métrica se rompe por completo y ya no puede distinguir entre diferentes puntos en el espacio y el tiempo.
Pero hay otra métrica, llamada métrica de Eddington-Finkelstein, que describe lo que les sucede a las partículas cuando alcanzan el horizonte de eventos: pasan directamente a través del agujero negro y caen en él, para no volver a ser vistas nunca más.
¿Qué tiene todo esto que ver con los agujeros de gusano? La forma más sencilla de construir un agujero de gusano es "extender" la idea de un agujero negro con su imagen especular, el agujero blanco. Esta idea fue propuesta por primera vez por Albert Einstein y Nathan Rosen, de ahí la razón por la que los agujeros de gusano a veces se denominan "puentes de Einstein-Rosen".
Mientras que los agujeros negros nunca dejan salir nada, los agujeros blancos nunca dejan entrar nada. Para hacer un agujero de gusano, basta con tomar un agujero negro y un agujero blanco y unir sus singularidades (los puntos de densidades infinitas en sus centros). Esto crea un túnel a través del espacio-tiempo.
¿El resultado? Un túnel que se comporta muy mal.
Un camino estrecho
Una vez que existe un agujero de gusano teórico, es perfectamente razonable preguntarse qué pasaría si alguien realmente intentara atravesarlo. Ahí es donde entra la maquinaria de la relatividad general: dada esta (muy interesante) situación, ¿cómo se comportan las partículas?
La respuesta estándar es que los agujeros de gusano son desagradables. Los agujeros blancos en sí son inestables (y probablemente ni siquiera existan), y las fuerzas extremas dentro del agujero de gusano obligan al agujero de gusano a estirarse y romperse como una goma elástica en el momento en que se forma.
¿Y si intentas enviar algo? Bueno, buena suerte.
Pero Einstein y Rosen construyeron su agujero de gusano con la métrica habitual de Schwarzschild, y la mayoría de los análisis de agujeros de gusano utilizan esa misma métrica. Entonces, el físico Pascal Koiran de la Ecole Normale Supérieure de Lyon en Francia intentó otra cosa: usar la métrica de Eddington-Finkelstein en su lugar. Su artículo, descrito en octubre en la base de datos preprint arXiv, está programado para ser publicado en un próximo número del Journal of Modern Physics D.
Koiran descubrió que al usar la métrica de Eddington-Finkelstein, podía rastrear más fácilmente el camino de una partícula a través de un hipotético agujero de gusano. Descubrió que la partícula puede cruzar el horizonte de sucesos, entrar en el túnel del agujero de gusano y escapar por el otro lado, todo en una cantidad de tiempo finita. La métrica de Eddington-Finkelstein no se comportó mal en ningún punto de esa trayectoria.
¿Significa esto que los puentes Einstein-Rosen son estables? No exactamente.
La relatividad general solo nos habla del comportamiento de la gravedad y no de las otras fuerzas de la naturaleza. La termodinámica, que es la teoría de cómo actúan el calor y la energía, por ejemplo, nos dice que los agujeros blancos son inestables. Y si los físicos intentaran fabricar una combinación de agujero negro y agujero blanco en el universo real utilizando materiales reales, otras matemáticas sugieren que las densidades de energía romperían todo.
Sin embargo, el resultado de Koiran sigue siendo interesante porque señala que los agujeros de gusano no son tan catastróficos como aparecieron por primera vez, y que puede haber caminos estables a través de túneles de agujeros de gusano, perfectamente permitidos por la relatividad general.
Si tan solo pudieran llevarnos a casa de la abuela más rápido.
Modificado por orbitaceromendoza
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