Los agujeros de gusano de formas extrañas podrían funcionar mejor que los esféricos

  • Vova Krasen
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Los agujeros de gusano, o túneles en el tejido del espacio-tiempo, son ferozmente inestables. Tan pronto como un solo fotón se desliza por el túnel, el agujero de gusano se cierra en un instante. 

Pero, ¿y si el problema era que nuestros agujeros de gusano imaginarios no eran lo suficientemente extraños?? 

Un nuevo estudio sugiere que el secreto de un agujero de gusano estable es hacerlos divertidos. Al dar forma al agujero de gusano para que no sea una esfera perfecta, podríamos mantener ese túnel abierto el tiempo suficiente para atravesarlo. El único problema es que dicho agujero de gusano tendría que ser incomprensiblemente pequeño..

Por la escotilla

Los agujeros de gusano, si existen, te permitirían viajar desde el punto A hasta un punto B extremadamente distante sin molestarte con todo el arduo viaje del punto A al punto B. Son un atajo. Un código de trampa para el universo. ¿Ves una estrella a millones de años luz de distancia? Podrías alcanzarlo en solo unos minutos, si tuvieras un agujero de gusano que te vincule a esa estrella.

No es de extrañar que sea un elemento básico de la ciencia ficción..

Pero los agujeros de gusano no son solo productos de nuestra imaginación diseñados para eliminar todas las partes aburridas del viaje interestelar (que es la mayor parte). Nacen de las matemáticas de la teoría de la relatividad general de Einstein, nuestra comprensión moderna de cómo funciona la gravedad. En ese lenguaje, la materia y la energía doblan y deforman el tejido del espacio-tiempo. En respuesta, la flexión y deformación del espacio-tiempo informa sobre cómo moverse.

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Entonces, cuando se trata de agujeros de gusano, simplemente debe preguntarse: ¿es posible doblar el espacio-tiempo de una manera tan retorcida que se pliega sobre sí mismo, formando un túnel de corta distancia entre dos puntos que de otro modo serían distantes?? 

La respuesta, descubierta en la década de 1970, es un sorprendente sí. Los agujeros de gusano son completamente posibles y están permitidos dentro del marco de la relatividad general..

Una trampa: tienden a desmoronarse, inmediatamente después de formarse..

Las claves de la estabilidad

Los agujeros de gusano son tan inestables porque, en esencia, consisten en dos agujeros negros que se tocan entre sí, conectados en sus singularidades para formar un túnel.. 

Pero las singularidades son malas noticias: son puntos de densidades infinitas. Y están rodeados por regiones conocidas como horizonte de eventos, barreras unidireccionales en el cosmos. Si cruzas el horizonte de eventos de un agujero negro, nunca escaparás.

Para superar este problema, la entrada a un agujero de gusano debe estar fuera del horizonte de eventos. De esta manera, puede atravesar el agujero de gusano sin atravesar un horizonte de eventos y nunca escapar..

Pero tan pronto como entras en un agujero de gusano, simplemente hay demasiada masa rondando, y la gravedad de tu presencia distorsiona el túnel del agujero de gusano, haciendo que colapse sobre sí mismo, cerrándose como una banda de goma estirada, dejando atrás dos solitarios negros. agujeros separados en el espacio (y presumiblemente fragmentos de su cadáver esparcidos por el universo observable).

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Resulta que hay una manera de mantener la entrada del agujero de gusano alejada del horizonte de eventos y mantenerla lo suficientemente estable para que usted pueda viajar. Un inconveniente: la solución requiere la presencia de un material con masa negativa. La masa negativa es como la masa normal, pero con un signo menos. Y si reuniera suficiente masa negativa en un solo lugar, podría usarla para mantener abierto un agujero de gusano.

Pero hasta donde sabemos, la materia con masa negativa no existe. No tenemos evidencia de ello, y si existiera violaría muchas leyes del universo, como la inercia y la conservación del impulso. Por ejemplo, si patea una pelota de masa negativa, volará hacia atrás. Si coloca un objeto de masa negativa al lado de un objeto de masa positiva, en lugar de atraerse, se repelerían entre sí, acelerando instantáneamente el uno del otro hasta el infinito..

Dado que la masa negativa parece estar prohibida en el cosmos, a primera vista parece que es poco probable que existan agujeros de gusano en el universo..

Una cantidad de consuelo

Pero esa historia de los agujeros de gusano se basa en las matemáticas de la relatividad general, que es, como dije, nuestra comprensión actual de cómo funciona la gravedad..

Es decir, nuestra comprensión actual e incompleta de cómo funciona la gravedad..

Sabemos que la relatividad general no describe todas las interacciones gravitacionales en el universo, porque se desmorona cuando la gravedad se vuelve muy fuerte en escalas pequeñas (como, digamos, las singularidades dentro de los agujeros negros). Para resolver esas situaciones, necesitamos recurrir a una teoría cuántica de la gravedad, que fusionaría nuestra comprensión del mundo de las partículas subatómicas con nuestra comprensión de la gravedad a mayor escala. Y eso, no lo hemos hecho, ya que cada vez que intentamos armar uno se derrumba en tonterías.

Pero aún así, tenemos algunas pistas sobre cómo podría funcionar la gravedad cuántica, y cuanto más aprendemos, más podemos comprender sobre la viabilidad potencial de los agujeros de gusano. Podría ser que una comprensión nueva y mejorada de la gravedad revelaría que no necesita materia de masa negativa en absoluto, y que los agujeros de gusano estables y transitables están bien.

Un par de teóricos de la Universidad de Teherán en Irán publicaron una nueva investigación de agujeros de gusano en la base de datos preimpresa arXiv. Aplicaron algunas técnicas que les permitieron estudiar cómo la mecánica cuántica podría alterar la imagen estándar de la relatividad general. Descubrieron que se podrían permitir agujeros de gusano atravesables sin materia de masa negativa, pero solo si las entradas se estiraban un poco desde esferas puras.. 

Si bien los resultados son interesantes, hay una trampa. Estos hipotéticos agujeros de gusano atravesables son diminutos. Como en, extremadamente pequeño. Los agujeros de gusano serían como mucho un 30% más grandes que la longitud de Planck, o 1,61 x 10 ^ menos 35 metros. Y eso significa que el viajero no puede ser más grande que eso.. 

Oh, y el viajero del agujero de gusano tiene que estar volando casi a la velocidad de la luz.

Si bien es limitada, la nueva investigación abre una pequeña grieta en la viabilidad de los agujeros de gusano que podrían abrirse con más trabajo. Y entonces tal vez los escritores de programas de televisión ya no tengan que pasar por alto ningún tecnicismo.

Paul M. Sutter es un astrofísico en SUNY Stony Brook y el Flatiron Institute, anfitrión de Pregúntale a un astronauta y Radio espacial, y autor de Tu lugar en el universo.

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Publicado originalmente el .

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