Los fascinantes agujeros de gusano sí pueden ser viables después de todo

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Los fascinantes agujeros de gusano sí pueden ser viables después de todo

Concepto artístico de un agujero de gusano.

Los agujeros de gusano serían más estables de lo que se predijo anteriormente. Un nuevo estudio sugiere que incluso podrían usarse para transportar naves espaciales por todo el universo. El artículo está disponible en el sitio de pre-impresión arXiv, y será publicado en un próximo número del Journal of Modern Physics D.

Los agujeros de gusano son un fenómeno interestelar teórico que opera haciendo un túnel entre dos puntos distantes en el espacio. Por eso, a éstos también se les llama Puente Einstein-Rosen.

Los físicos pensaban que los agujeros de gusano colapsarían instantáneamente una vez formados, a menos que se pudiera desplegar una materia exótica desconocida como estabilizador. No obstante, un nuevo estudio realizado por el físico Pascal Koiran, de la École Normale Supérieure de Lyon, los analizó utilizando un conjunto diferente de técnicas.

Koiran descubrió que se podía documentar una partícula cruzando el horizonte de sucesos hacia el agujero de gusano, atravesarlo y llegar al otro lado en un período de tiempo finito. Si una partícula puede atravesar un agujero de gusano de forma segura, los humanos también podrán atravesarlo con una nave espacial.

Estudiando los agujeros de gusano

Nunca se han observado agujeros de gusano, pero su existencia es compatible con la Teoría de la Relatividad General de Einstein. El concepto de agujeros de gusano generalmente se estudia empleando algo conocido como la métrica de Schwartzchild, usada en el estudio de los agujeros negros.

Esta métrica describe el campo gravitacional fuera de una masa esférica. Asume que la carga eléctrica de la masa, su momento angular y la constante cosmológica universal son todos cero. Sin embargo, Koiran utilizó la métrica menos común de Eddington-Finkelstein para estudiar el agujero de gusano, ya que se vinculan entre dos agujeros negros.

Este es un sistema de coordenadas usado en la geometría de los agujeros negros. Recibe ese nombre por Arthur Stanley Eddington y David Finkelstein, quienes inspiraron el sistema. El trabajo de Koiran reveló que cuando se usaba la métrica de Eddington-Finkelstein, podía observarse una partícula cruzando el horizonte de eventos hacia el agujero de gusano, atravesarlo y salir por el otro lado.

Luego usó esta métrica para rastrear el camino a través de un agujero de gusano. Las mediciones fueron más precisas que con la métrica de Schwartzchild. Esto, le permitió darse cuenta de que el agujero de gusano es capaz de mantener la estabilidad, sin necesidad de materia exótica.

Diferentes métricas

Según la Teoría de la Relatividad General de Einstein, se determina cómo se comportan los objetos y fenómenos a lo largo del tiempo debido a la gravedad, en función del movimiento en el espacio y el tiempo. Un objeto comienza en una coordenada física precisa, se mueve y termina en otra parte.

Las reglas son fijas, pero hay libertad en la forma en que se describen matemáticamente las coordenadas, que se conocen como métricas. Se pueden utilizar diferentes métricas, como Schwartzchild o Eddington-Finkelstein, para comprender el movimiento. Si bien es posible que las métricas cambien, su destino y punto de partida son los mismos.

La métrica de Schwarzschild es la más común, pero se rompe por completo a ciertas distancias del horizonte de eventos del agujero negro. En ese punto, no se puede usar para distinguir entre diferentes puntos en el espacio y el tiempo. Por eso, Koiran hizo uso de una métrica alternativa en el estudio de los agujeros de gusano.

La métrica de Eddington-Finkelstein describe lo que les sucede a las partículas cuando alcanzan el horizonte de sucesos. Koiran aplicó esto a la idea de un agujero de gusano, extendiendo el agujero negro hasta el otro lado, empujándolo hacia un agujero de gusano con un punto de destino: un agujero blanco.

Esta es una idea sugerida por Albert Einstein y Nathan Rosen. Mientras que un agujero negro nunca deja salir nada, un agujero blanco nunca deja entrar nada.

Puente Einstein-Rosen

Para hacer un agujero de gusano, se toma un agujero negro en un punto del espacio-tiempo y se conecta su singularidad a la de un agujero blanco en cualquier otra parte del universo. Esto crea un túnel, también conocido como puente Einstein-Rosen, que, aunque es teóricamente posible, se comporta mal en todos los modelos teóricos.

En estudios anteriores se había predicho que el túnel entre las dos singularidades sería ‘inestable’. Esto debido a las fuerzas extremas que la harían estirarse y partirse apenas se formara como una goma elástica. El otro problema es que los agujeros blancos aún no se han descubierto, a pesar de ser teóricamente posibles.

Cuando Einstein y Rosen propusieron por primera vez la idea de un agujero de gusano, utilizaron la métrica de Schwarzschild. Koiran encontró que la métrica de Eddington-Finkelstein no se comportaba mal en ningún punto de la trayectoria de las partículas del agujero negro al blanco. Tampoco a través del agujero de gusano.

Debido a eso, Koiran cree que los agujeros de gusano no son tan «desagradables» como se sugiere y pueden presentar caminos estables. Por ahora todo esto, en lo que respecta a la gravedad, no es posible decir qué impacto tendrán otras fuerzas o termodinámica.

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