Podemos viajar a través de agujeros de gusanos, señala nueva investigación

Podemos viajar a través de agujeros de gusanos, señala nueva investigación

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Viajar a través de agujeros de gusano es el asunto central en gran cantidad películas de ciencia ficción. Y aunque pensemos que no podría huir del límite de lo no factible, actualmente una hipotesis sugiere que podríamos volar por ellos, y ¿por qué no? llegar a otro punto en el cosmos.

Por medio los agujeros de gusano las naves podrían lograr viajes más rápidos que la luz y desplazarse repentinamente de un lugar en el espacio-tiempo a otro. Y mientras que la Hipotesis General de la Relatividad prohíbe la existencia de «agujeros de gusano atravesables», investigaciones recientes han comprobado que en verdad son posibles en el interior del dominio de la física cuántica.

Agujero de gusanos seguros para viajar

Las únicas desventajas son que en verdad tardarían más en atravesar el cosmos normal y / o quizá serían microscópicos. En un nuevo ensayo realizado por un par de investigadores de la Ivy League, la existencia de física más allá del Modelo Estándar podría significar que hay agujeros de gusano que no solo son lo suficientemente grandes como para ser atravesables, sino que son totalmente seguros para los viajeros humanos que buscan llegar desde un lugar A al punto B.

Representación de una nave espacial atravesando un agujero de gusano hacia una lejana galaxia. Crédito: NASA (Public domain)

El ensayo, titulado «Humanly traversable wormholes», fue realizado por Juan Maldacena, maestro de física teórica del Institute of Advanced Study, y Alexey Milekhin, estudiante de licenciatura en astrofísica de la Princeton University. La pareja ha escrito extensamente encima del asunto de los agujeros de gusano en el pasado y cómo podrían ser un medio para viajar de forma segura por el cosmos.

La hipotesis sobre los agujeros de gusano surgió a principios del siglo XX en contestación a la Hipotesis de la Relatividad General de Einstein. El primero en postular su existencia fue Karl Schwarzschild, un físico y astrónomo alemán cuyas soluciones a la ecuación de campo de Einstein (la métrica de Schwarzschild) dieron como resultado la primera base teórica para la existencia de agujeros negros.

Una consecuencia de la métrica de Schwarzschild fue lo que él denominó «agujeros negros eternos», que eran esencialmente conexiones entre distintas puntos del espacio-tiempo. en cambio, estos agujeros de gusano de Schwarzschild (además conocidos como puentes de Einstein-Rosen) no eran estables, ya que colapsarían muy rápido para que algo los cruzara de un extremo al otro.

Como Maldacena y Milekhin explicaron, los agujeros de gusano atravesables requieren circunstancias especiales para existir. Esto incluye la existencia de energía negativa, que no está permitida en la física clásica, pero es factible en el interior del ámbito de la física cuántica. Un buen ejemplo de esto, confirman, es el efecto Casimir, en el que los campos cuánticos producen energía negativa mientras se propagan a lo largo de un círculo cerrado.

Los expertos dijeron:

“en cambio, este efecto es típicamente pequeño porque es cuántico. En nuestro artículo anterior, nos dimos cuenta de que este efecto puede ser considerable para los agujeros negros con gran carga magnética. La nueva idea era utilizar propiedades especiales de fermiones cargados sin masa (partículas como el electrón pero con masa cero). Para un agujero negro cargado magnéticamente, estos viajan a lo largo de las líneas del campo magnético (de una forma parecido a cómo las partículas cargadas del viento solar crean las auroras cerca de las regiones polares de la Tierra)”.

Estas partículas pueden viajar en un círculo entrando en un lugar y emergiendo donde empezaron en el cosmos plano ambiental. Esto incluye que la «energía del vacío» se modifica y puede ser negativa. La presencia de esta energía negativa puede respaldar la existencia de un agujero de gusano estable, un puente entre puntos en el espacio-tiempo que no colapsará anteriormente de que algo tenga la oportunidad de atravesarlo.

Esquema de un agujero de gusano que técnicamente permite el viaje a través del tiempo. Crédito: Panzi / Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Estos agujeros de gusano son posibles basándose en la materia que forma parte del Modelo Estándar de Física de Partículas. El singular inconveniente es que estos agujeros de gusano tendrían que ser de tamaño microscópico y solo existirían en distancias muy pequeñas. Para los viajes humanos, los agujeros de gusano tendrían que ser grandes, lo que requiere una física más allá del Modelo Estándar.

Para Maldacena y Milekhin, aquí es donde entra en juego el Modelo de Randall-Sundrum II (además conocido como hipotesis de la geometría deformada en cinco dimensiones). Nombrado en honor a los físicos teóricos Lisa Randall y Raman Sundrum, este modelo explica el cosmos en términos de cinco dimensiones y fue propuesto originalmente para aclarar un inconveniente de jerarquía en física de partículas.

Los expertos dijeron:

“El modelo de Randall-Sundrom II se basó en la comprensión de que este espacio-tiempo de cinco dimensiones además podría estar describiendo la física a energías más bajas que las que normalmente exploramos, pero que habría escapado a la detección porque se acopla con nuestra materia solo a través de la gravedad. De hecho, su física es parecido a agregar demasiados campos sin masa que interactúan fuertemente a la física conocida. Y por esta razón, puede dar lugar a la energía negativa requerida”.

Maldacena y Milekhin concluyeron que estos agujeros de gusano se asemejarían a agujeros negros cargados de tamaño intermedio que generarían fuerzas de marea igualmente poderosas de las que las naves deberían tener atencion. Para realizar eso, confirman, un viajero potencial necesitaría un causa de impulso muy grande al pasar por el centro del agujero de gusano.

Suponiendo que eso sea factible, queda la duda de si estos agujeros de gusano podrían actuar como un atajo entre dos puntos en el espacio-tiempo. Como se señaló, una investigación anterior de Daniel Jafferis de la Harvard University (que además consideró el trabajo de Einstein y Nathan Rosen) enseñó que, si bien es factible, los agujeros de gusano estables en verdad tardarían más en atravesar que el cosmos normal.

en cambio, según el trabajo de Maldacena y Milekhin, sus agujeros de gusano no tardarían casi en atravesar desde la perspectiva del viajero. Desde la perspectiva de un raro, el tiempo de viaje sería demasiado más largo, lo cual es consistente con la Relatividad General, donde los individuos que viajan cerca de la velocidad de la luz experimentarán una dilatación del tiempo (es decir, el tiempo se ralentiza). Como dicen Maldacena y Milekhin:

“Para los cosmonautas que atraviesan el agujero de gusano, solo les tomaría un segundo de su epoca viajar a una separación de 10.000 millones de años luz (mas o menos 8.000 billones de kilómetros o 1/10 del tamaño de la Vía Láctea). Un observador que no traspasa el agujero de gusano y se queda afuera los ve tardando más de 10.000 años. Y todo esto sin uso de combustible, ya que la gravedad acelera y desacelera la nave espacial”.

Otra ventaja es que atravesar estos agujeros de gusano podría hacerse sin el uso de combustible, ya que la fuerza gravitacional del agujero de gusano en sí aceleraría y desaceleraría la nave espacial. En un escenario de exploración espacial, un piloto necesitaría navegar las fuerzas de marea del agujero de gusano para posicionar su nave espacial correctamente y despues dejar que la naturaleza haga el resto. Un segundo después, emergerían al lado contrario de la galaxia.

Teoría permitiría agujeros de gusano por lo que podríamos volarRepresentación de un agujero de gusano doblando el cosmos tiempo para unir dos puntos lejanos del cosmos.

Si bien esto puede parecer alentador para quienes piensan que los agujeros de gusano podrían ser un medio de viaje espacial algún día, el trabajo de Maldacena y Milekhin además presenta varios inconvenientes importantes. Para empezar, enfatizan que los agujeros de gusano atravesables tendrían que diseñarse utilizando masa negativa ya que no hay ningún mecanismo aceptable para la formación natural.

Si bien esto es factible (al menos en hipotesis), las configuraciones de espacio-tiempo necesarias deberían estar presentes de antemano. Aun así, la masa y el tamaño implicados son tan grandes que la tarea estaría más allá de cualquier tecnología práctica que podamos prever. En segundo lugar, estos agujeros de gusano solo serían seguros si el cosmos fuera frío y plano, lo que no es el suceso más allá del modelo Randall Sundrum II.

asimismo de todo eso, cualquier objeto que entre en el agujero de gusano se acelerará y tambien la presencia de radiación de fondo cósmica universal sería un peligro significativo. en cambio, Maldacena y Milekhin enfatizan que su ensayo se realizó con el propósito de probar que pueden existir agujeros de gusano atravesables como resultado de la «interacción sutil entre la relatividad general y la física cuántica».

En resumen, no es posible que los agujeros de gusano se conviertan en una forma práctica de viajar por el cosmos, al menos, no de ninguna forma previsible. Quizás no estarían más allá de una civilización Kardashev Tipo II o Tipo III, pero eso es solo una especulación. Aun así, es indudablemente alentador conocer que un elemento notable de la ciencia ficción no escapa al ámbito de lo factible.

Los descubrimientos de la investigación han sido publicados en el sitio web de pre-impresión arXiv.org.

Fuente: livescience

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