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Estudian cómo sería el registro por LIGO de la señal de ondas gravitacionales emitida por dos agujeros de gusano rotatorios en colisión.

Un agujero de gusano sería una estructura en el espacio-tiempo en forma de túnel. Es un concepto muy recurrido en la ficción científica, pues permitiría viajar a otros lugares del Cosmos muy rápidamente a modo de túnel de atajo o incluso viajar a otros universos. El concepto se usó, por ejemplo, en Contact o en Interstellar.

El agujero de gusano, también conocido como puente de Einstein-Rosen, surge como una posible solución a las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General. Pero estos objeto topológicos son inestables, pues basta que se introduzca cualquier cantidad de materia o energía para que colapse. Hace décadas algunos físicos inventaron mecanismos que evitaban ese colapso, pero que no tienen verosimilitud alguna, como energía negativa y otras «sustancias» que no existen en la realidad física que conocemos.

Por tanto, no es osado decir que los agujero de gusano, naturales o artificiales, no existen. Sin embargo, esto no quiere decir que no haya que investigar este asunto desde el punto de visto teórico, pues siempre se puede aprender por el camino.

Ahora disponemos de instrumentos como LIGO y Virgo para estudiar en profundidad la Relatividad General y objetos exóticos en colisión, como los agujeros negros.

Un grupo de físicos ha estudiado qué pasaría si en lugar de chocar dos agujero negros lo hacen dos agujeros de gusano.

Los agujeros negros tienen un horizonte de sucesos que, una vez cruzado, impide el viaje de vuelta. Al final todo objeto que caiga terminará estrujado en la singularidad central, aunque los demás no lo podamos ver por una suerte de censura cósmica. Esto siempre ha sido un problema porque parece que la información es destruida en un agujero negro, algo que no permite al Mecánica Cuántica, que sostiene que toda información siempre se conserva, aunque en la práctica sea extremadamente complicado recuperarla.

Se ha propuesto que los agujeros negros realmente no se dan en la realidad y que, en su lugar, hay otros tipos de objetos compacto exóticos que no presenten este problema. Un caso podría ser el de agujeros de gusano, aunque no sepamos cómo pueden formarse y mantenerse.

Thomas Hertog, Pablo Bueno, Pablo A. Cano y colaboradores (Universidad de Leuven en Bélgica) se pusieron a estudiar qué observaría LIGO si, en lugar de ser agujeros negros los que chocaran, fueran agujeros de gusano.

En los casos observados por LIGO se registra una oscilación de las ondas gravitacionales justo antes del choque que se extingue completamente una vez se forma el nuevo agujero negro. Ocurren muchas cosas, pero se supone que se dan tras el nuevo agujero de gusano y sus posibles ondas gravitacionales generadas no pueden escapar.

Si no hubiera horizonte de sucesos entonces esas oscilaciones no desaparecerían completamente y en su lugar se registraría una serie de ecos de una manera similar al sonido cuando rebota en un pozo. Si se tratara de un objeto de esos alternativos o un agujero de gusano, la señal sería muy similar y también presentaría ecos. La idea es determinar cómo se puede distinguir un caso y otro.

Esta posibilidad ha sido ya explorada por otros grupos teóricos y los análisis de las señales de LIGO no parece que sean concluyentes en este aspecto.

El problema es que las señales de ondas gravitacionales son muy débiles y están inmersas en un ruido inmenso. Para poder filtrarlas se necesita usar modelos con los que comparar que, haciendo uso de la Relatividad General, nos digan cómo son esas señales. Así que podría ser que estos ecos no han sido registrados aún o han pasado desapercibidos debido a que no tenemos buenos modelos para ello.

El modelo que presenta este grupo hispano-belga de investigadores predice cómo serían las ondas gravitatorias que se detectase en el caso de agujeros de gusano rotatorios en colisión.

Unos agujeros de gusano en rotación deben dejar una alteración de las ondas gravitacionales emitidas en su choque. En los resultados teóricos que obtienen no se observa mucha diferencia respecto a lo que se observa (señal primaria) en el caso de agujeros negros, excepto por la presencia clara de los ecos que actúan de elemento diferenciador.

«La confirmación de ecos en las señales de Ligo o Virgo sería prácticamente una prueba irrefutable de que los agujeros negros astrofísicos no existen. El tiempo dirá si estos ecos existen o no. Si el resultado fuera positivo podría ser uno de los grandes descubrimientos en la historia de la Física», dice Bueno.

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Fuentes y referencias:
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Ilustración: LIGO LabCaltech.