Agujeros de Gusano

sábado, 7 de agosto de 2010
Gráfico de la estructura de la teoría de un agujero de gusano.
Crédito: The Internet Encyclopedia Of Science

Un agujero de gusano no es un tema exclusivo de ciencia ficción, existe una teoría sobre ellos basado en la Teoría de la Relatividad de Einstein, para explicar la posibilidad de un puente en el espacio-tiempo. Aunque no hay una evidencia visual de un agujero de gusano, se define básicamente un atajo a través del espacio-tiempo. La idea se basa en el concepto de doblar dos dimensiones del espacio-tiempo para crear una situación de tres dimensiones, de esta manera, se convierte en el puente de una dimensión a otra. Esta teoría no es nueva, de hecho, existe desde hace casi un siglo.

Podríamos decir que esta teoría se compone de tres partes: "Dos bocas y una garganta". Se ha propuesto que las dos bocas son en realidad un agujero negro en un extremo y un agujero blanco en el otro, con un puente de materia que tiene una masa negativa y energía (la denominada materia exótica) en el centro. Otros piensasn que un quasar tiene que ser utilizado para formar agujeros de gusano. De cualquier manera, el desarrollo de un agujero de gusano depende de varios conceptos que hasta hoy, no han sido observados por ningún ser humano.

Un agujero de gusano es una solución válida para algunos problemas en la Teoría de la Relatividad General de Einstein, sin embargo, el caso de un agujero de gusano se basa en la existencia exótica que, en si mismo, es un aspecto conceptual. Básicamente, lo que necesitamos es tener la materia que rompe un par de leyes establecidas del comportamiento de las partículas. Muchas cosas tienen que ocurrir antes de tener un agujero negro, considerando que nadie ha observado uno aún. Esto nos deja el problema de tener un agujero de gusano estable. Basándonos en esta información, cualquier agujero de gusano que sea creado, de inmediato se desplomará por los futuros cambios en el espacio o en las partículas alrededor de él. Así, con el fin de tener un agujero de gusano estable, se necesita tener la materia exótica (materia con masa negativa), pero no la tenemos, y hasta el momento, no se conoce, también se debe tener un vacío perfecto (sin materia ni energía). Esa zona tendría que ser capaz de existir a pesar del ataque constante de materia y energía desde el exterior. Incluso en el espacio es constante la energía en el punto cero que podría causar el colapso inmediato de cualquier agujero de gusano que se hubiera formado.



Digamos que el problema de crear agujeros de gusano se resolverá cuando encontremos la manera de mantenerlos estables a voluntad ¿Por qué tanto esfuerzo? ¿Qué aplicaciones podemos obtener? Se han mencionado dos categorías de viajes: el interestelar y a través del tiempo. Con los agujeros de gusano bajo control, el viaje interestelar sería prácticamente instantáneo, no habría necesidad que esperar casi una vida para llegar a nuestro destino, y podríamos ser capaces de seguir avanzando hasta que seamos capaces de colonizar, no solo un planeta, sino toda una galaxia (Siendo ambiciosos). Ahora bien, el viaje en el tiempo, inevitablemente puede ser tentador el intentar cambiar los hechos históricos, alguien podría intentar evitar las guerras mundiales, las cruzadas o cualquier otro evento, mediante la eliminación de los principales instigadores, o querer resolver algún "misterio" del pasado. Contrario a lo que se ve en la ciencia ficción, no hay manera de que podamos predecir los eventos que ocurrirían después de cambiar algo en el pasado (incluso las paradojas, como lo vimos en "Nuevo Modelo Sobre La Teoría Del Viaje En El Tiempo").

Este tópico ha atraído a una gran cantidad de escritores de ciencia ficción, pero ¿Qué aplicaron para poder mantener el agujero de gusano abierto y estable? Cada seguidor de la ciencia ficción ha leído al menos un título que ofrece uno de estos escenarios (Viajes en el tiempo o interestelares). Supongo que en los vehículos se cuenta con un motor o un dispositivo que ayude a esto. El Efecto Casimir muestra una manera de producir energía negativa, quizá este sea el último paso hacia la creación de nuestros agujeros de gusano.

Abriendo paréntesis. El Efecto Casimir fue formulado por Hendrik B. G. Casimir y Dirk Poler, y subsecuentemente, el Efecto Casimir y la fuerza Casimir-Polder existen debido a la presencia de un un campo cuántico. Aunque puede estar presente en diferentes configuraciones, el ejemplo más común es el de dos placas conductoras sin carga. La fuerza puede ser de atracción o repulsión aunque la mayoría de los estudios pertinentes se enfocan en las fuerzas de atracción, sin embargo, no seguiré con este tópico, es extenso y nos desviaría de lo que estamos platicando. Cerremos el paréntesis.

Agujero de Gusano Schwarzschild

Mencionaba que hay teorías que soportan la posibilidad teórica de un agujero de gusano. Estos son llamados agujeros de gusano Schwarzschild o puentes de Einstein-Rosen. Estos puentes creados (En teoría, claro) cuando se le aplica las ecuaciones de vacío en las ecuaciones del campo de Einstein. Son esencialmente un puente entre los agujeros negros y los blancos (mencionado al principio ¿recuerdan?). Se ha demostrado (Con la física) que son inestables y se colapsan inmediatamente. Entonces llegó Kip Thorne que propone que un agujero de gusano podría mantenerse abierto con la materia que tiene una masa negativa y energía (materia exótica). La materia exótica es el factor necesario para hacer posible viajar a través de un agujero de gusano. Recuerdo haber escuchado que este concepto es explicado en un episodio de Stargate SG-1.

Por lo tanto ¿Por qué preocuparse por un agujero de gusano? Al igual que en la ciencia ficción, la ciencia esta  buscando una forma de viajar de un punto del espacio a otro, en el menor tiempo posible. Algo que he escuchado decir también es la creación de un motor que constantemente creara su propio agujero de gusano para viajes espaciales. Ambas ideas son impresionantes, pero hasta este momento, totalmente fuera de nuestro ámbito científico.



Ahora bien, interpretándolos como túneles hipotéticos que conectan dos puntos diferentes en el espacio-tiempo. Ya vimos que un viaje a través de ellos tomaría menos tiempo que un viaje entre los mismos puntos, inicial y final, que (Digamos) en condiciones normales. Estos agujeros  de gusano podrían ser intra-universo (Es decir, existen en nuestro mismo Universo) o inter-universo (Existen en diferentes Universos, y este sería un punto de conexión entre ambos). Como hemos mencionado desde el principio de esta entrada, los agujeros de gusano son planteados como soluciones a las ecuaciones de la Teoría de la Relatividad de Einstein, de hecho, surgen con tanta facilidad que algunos teóricos contemporáneos se animan a conjeturar que las contrapartes reales, pueden ser encontrados o creados (quizá incluso con el LHC), sin embargo, ya hablamos también sobre su inestabilidad, colapsándose muy probablemente si la más mínima cantidad de materia (Como un fotón) intente viajar a través de ellos.

Pero ¿Podría funcionar (y podría existir la materia) si nosotros estuviéramos dentro un agujero de gusano, en el interior de un agujero negro en otro Universo? El físico teórico Nikodem Poplawski, de la Indiana University cree que si. Utilizando las coordenadas isotrópicas (Usando como base el sistema de coordenadas euclidianas), describe el campo gravitatorio de un agujero negro y modela el movimiento radial geodésico de una partícula masiva dentro de un agujero negro. Esta condición se cumpliría si nuestro Universo estuviera en el interior de un agujero negro que existiera en un Universo más grande. Dado que la Teoría General de la Relatividad de Einstein no elige una orientación temporal, si se puede formar un agujero negro del colapso gravitatorio de materia a través de un horizonte de eventos en el futuro, entonces el proceso reversible es también posible. Ese proceso podría describir la explosión de un agujero blanco: Materia emergiendo de un horizonte de sucesos en el pasado, como la expansión del Universo.

De esta manera, un agujero blanco podría estar conectado a un agujero negro que está en un agujero de gusano, y es hipotéticamente la reversión del tiempo de un agujero negro. Fácil ¿Eh?

Desde que se deduce que nuestro Universo podía haberse formado desde el interior de un agujero negro existente desde otro universo, toda la información sobre la materia se pierde, ya que va más allá del horizonte de eventos, desafiando las leyes de la física cuántica.

Poplawski teoriza que su modelo, podría explicar la inflación cósmica. ¿Puede esto comprobarse? Bueno, el problema es ver si un objeto puede viajar a través de un agujero de gusano, el observador tendría que estar en el interior del agujero de gusano también, ya que el interior no puede ser observado desde su exterior.

Si, teorías fascinantes ¿no es verdad?

Deep Space 9 (Star Trek). Localizada junto a un agujero de gusano natural que conduce al otro extremo de la Galaxia.
Crédito: The Internet Encyclopedia Of Science

Para Saber Más:

David Darling

C. Armendáriz-Picón

Hyunjoo Lee, Sung-Won Kim

M. Pitkänen

Nikodem J. Poplawski

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