Se publican dos artículos sobre la detectabilidad de agujeros de gusano atravesables y su posible génesis.
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Un agujero de gusano sería un túnel en el espacio-tiempo que conecta dos puntos distintos del espacio tiempo que es solución de la ecuaciones de Einstein de la Relatividad General.
Una de estas estructuras serviría incluso como máquina del tiempo, basta mover una de las bocas a una velocidad relativista como para que produzca un desfase temporal entre una boca y otra. Este tipo de objetos se han popularizado a raíz de las películas Interestellar (2014) y Contact (1997).
El problema de los agujeros de gusano es que no pueden existir. Las ecuaciones de Einstein admiten muchas soluciones y no todas ellas pueden haber sido elegidas por la Naturaleza para tener una existencia real. Es una estructura inestable. Si conseguimos crear uno de estos túneles colapsará a dos agujeros negros en el momento en el que pase materia o energía por una de su bocas. Y una nave espacial o el intrépido héroe que quiera cruzarlo no es más que masa-energía y quedaría liquidado en un instante.
Los únicos agujeros de gusano que podrían existir serían los que se formaran a la escala de Planck de lo muy pequeño debido a las fluctuaciones cuánticas del propio espacio-tiempo o, lo que es lo mismo, debido a las fluctuaciones del campo gravitatorio. Pero, en teoría, estos agujeros de gusano sólo existirían durante un breve periodo de tiempo.
Para poder mantenerlo abierto hay que inventarse un material que no existe en la Naturaleza: masa-energía negativa que mantenga el túnel abierto aunque lo intenten cruzar objetos.
Cualquier premisa que dé lugar a una paradoja nos dice que la premisa es falsa. Como cualquier máquina del tiempo es paradójica, cualquier concepto que produzca una máquina del tiempo también tiene que ser erróneo. Así que un agujero de gusano no puede existir.
La razón por la que se estudian a nivel teórico (además de producir papers a los autores de los estudios) es que sirven para hacer avanzar el conocimiento en Física Teórica. Esto nos proporciona nuevas herramientas matemáticas y nuevos resultados que nos puedan ayudar a encontrar nuevas teorías, como, por ejemplo, una teoría cuántica de la gravedad que funcione.
Recientemente se han publicado un par de artículos cuyo tema principal son los agujeros de gusano. El primero (todavía en forma de preprint [1], pero aceptado para ser publicado en Physical Review D) tiene como autores a De-Chang Dai (Universidad Yangzhou) y Dejan Stojkovic (Universidad de Buffalo). En él se sugiere un método para buscar agujeros de gusano dentro de los agujeros negros supermasivos de tal modo que con los métodos observacionales tradicionales podrían ser detectados.
La idea es observar el agujero negro supermasivo de nuestra galaxia: Sagitario A*. Debido a las extremas condiciones de los agujeros negros supermasivos, los agujeros de gusano podrían ser generados en ellos. Una estrella que orbite nuestro centro galáctico debería sentir la influencia gravitatoria del supuesto agujero de gusano. Esta influencia, además, debería ser detectable.
«La gente habla acerca de si los agujeros de gusano se pueden atravesar». Y nosotros decimos, “De acuerdo, si las partículas pueden pasar a través de ellos, los campos también lo pueden hacer. Entonces, si estoy sentado en una lado del agujero de gusano, puedo sentir qué hay al otro lado”, dice Stojkovic.
Estos físicos dicen que mediante la vigilancia del movimiento de las estrellas de nuestro (supuesto) lado del agujero de gusano como la estrella S2, que orbita a 17 horas luz de Sagitario A*, podríamos ver las pequeñas aceleraciones provocadas por la presencia del aguejero de gusano. La precisión en la medida de la aceleración necesaria para observar algo así sería de 0,000001 metros por segundo al cuadrado si se quiere detectar el tirón gravitatorio de una estrella como el Sol que estuviera al otro lado del agujero de gusano.
Si no se observa ese efecto entonces se podría descartar la presencia de un agujero de gusano.
Naturalmente habría que ser muy cautos en el caso de encontrar algún efecto similar, pues podría estar provocado por otras causas distintas al agujero de gusano.
Además, para que la idea de estos físicos funcione el agujero de gusano no puede tener un horizonte de sucesos, pues, de otro modo, no ve vería la influencia del otro lado. Eso descarta que el agujero de gusano sea un puente de Einstein-Rosen, pues este tipo de puentes conectan dos agujeros negros entre sí. Un agujero de gusano que sea atravesable no puede ser uno de estos puentes y la propuesta de Stojkovic y Dai exige que sea atravesable.
Otro problema es que la boca del agujero de gusano de nuestro lado esté detrás del horizonte de sucesos de Sagitario A*, por lo que nunca veríamos los efectos que ese agujero de gusano tiene. Si en este caso el horizonte de sucesos de Sagitario A* coincide con la boca del agujero de gusano entonces es indistinguible de tener un agujero negro sin más.
Stojkovic sugiere que si el agujero de gusano es atravesable entonces su boca debe ser mayor que el horizonte de sucesos de Sagitario A* y que un observador al lado de dicha boca verá un agujero negro que apoya la estructura del agujero de gusano. Si la boca es igual o menor entonces el agujero de gusano no es atravesable.
Stojkovic dice, además, que comprobar esta hipótesis del agujero de gusano no está muy lejos. Instrumentos como GRAVITY o el telescopio VLT de Chile podría detectar las perturbaciones sobre la estrella S2. Dice que con una estadística obtenida durante 10 años se podría descartar o afirmar dicha hipótesis.
El segundo artículo [2] propone que los agujeros de gusano atravesables quizás estén entre nosotros y tengan una duración indefinida.
Diandian Wang (University of California, Santa Barbara) y sus colaboradores trabajan en un escenario en el que se crean agujeros de gusano atravesables por fluctuaciones cuánticas a nivel microscópico a partir de la creación de un par de agujeros negros.
Parece ser que en ese escenario es posible que haya suficiente energía como para separar los dos agujeros negros y que se forme un túnel entre ellos.
Han calculado que la curvatura del espacio-tiempo podría contrarrestar ciertos efectos como para mantener los agujeros negros estáticos y mantener el túnel abierto. Este escenario es extremadamente improbable y lo es más conforme más grandes sean los agujeros negros.
Esto significa que la probabilidad de que se forme un agujero de gusano atravesable por una persona es mucho menor que uno que sea atravesable sólo por una haz de luz. Sin embargo, la probabilidad nunca es nula.
Lo interesante del resultado de estos investigadores es que, una vez se forma el agujero de gusano y si es que este tipo de objetos existen, permanecerá estable tanto como exista el propio Universo, quizás por siempre. Esto solucionaría el problema de la estabilidad de los agujeros de gusano que aparezcan por fluctuaciones cuánticas.
«En nuestro trabajo previo mostramos que los agujeros de gusano eran atravesables. Pero no describíamos el proceso de crear agujeros de gusano», dice Aron Wall (University of Cambridge). En este nuevo trabajo muestran una modo en el que estos agujeros de gusano se pueden formar desde cero.
Sin embargo, este tipo de agujeros de gusano descritos por Wang y Wall no podrían usarse como máquinas del tiempo o para moverse más rápido que la luz. Según ellos, cuando atraviesas uno de estos agujeros de gusano todavía estás confinado a moverte más lento que la velocidad de la luz. Esto es positivo porque en este caso no se darían situaciones paradójicas, por lo que en principio su existencia no contradiría la lógica.
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