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CIENCIA. Los agujeros de gusano: un atajo en el espacio y el tiempo

 

Rost-9D / iStock

En escalas cósmicas, los humanos son extremadamente frágiles. Nuestros cuerpos, hechos principalmente de agua, son bolsas de carne blanda con mentes sorprendentemente maleables, las cuales se dañan fácilmente de las formas más difíciles de curar. Y no vivimos mucho.

Entre otras cosas, esto significa que incluso nuestros medios de propulsión más avanzados, en la actualidad, son incapaces de transportar humanos a otras estrellas en una sola vida. Esto se debe a que incluso las estrellas más cercanas (como Proxima Centauri) están inconcebiblemente lejos, tan lejos que para alcanzarlas, necesitaríamos cantidades colosales de energía y una nave capaz de sustentar la vida humana durante miles de años a medida que nacen las nuevas generaciones, viven y mueren en una sucesión sin fin, como una tesis de maestría sobre el existencialismo.

Sin embargo, hay una forma de sortear las trampas de las debilidades humanas y las abismales profundidades del tiempo y el espacio. Por ejemplo, la idea de los agujeros de gusano ofrece una puerta de enlace teórica que conecta dos puntos cualesquiera en el espacio y el tiempo entre sí, como si de un puente cósmico se tratase.

Los agujeros de gusano, como la masa, deforman el tejido del espacio-tiempo

También llamado puente Einstein-Rosen , un agujero de gusano es un pliegue teórico en el espacio y el tiempo, que crea una intersección del tejido del espacio-tiempo consigo mismo, donde un lugar y un tiempo son directamente accesibles a un tiempo y un lugar totalmente diferentes.




Películas como "Interstellar" en 2014 y "Event Horizon" en 1997 incluyen la misma analogía adecuada para los agujeros de gusano: considere una hoja de papel con una línea dibujada entre dos puntos, luego doblada para que los puntos se toquen. En pocas palabras, atravesar un agujero de gusano es como empujar el bolígrafo a través del papel, de A a B, con un movimiento suave.

Las palabras son fáciles, pero la física no. Cuando Einstein presentó su teoría de la relatividad general, mostró al mundo cómo, a diferencia de las fuerzas magnéticas, que tiran y repelen la materia, la gravedad en realidad deforma el tejido del espacio-tiempo. Esto tiene efectos extraños en los cuerpos en el espacio.

Por ejemplo, si la Tierra y el sol fueran invisibles, un astronauta en la Luna podría pensar que se mueve en línea recta, mientras que en realidad sigue una curva bajo la influencia de la atracción gravitacional de la masa de la Tierra, lo que deforma el tejido del espacio-tiempo.

Los agujeros en las teorías de los agujeros de gusano

Fueron Einstein y otro físico, Nathan Rosen, quienes propusieron la posibilidad de plegar el espacio-tiempo tan estrechamente que dos puntos compartían la misma ubicación, mientras que también permanecían distantes, de acuerdo con el camino "lineal" (al igual que la línea entre A y B en una hoja de papel todavía está allí, incluso después de doblarla para tocar ambos puntos). Si subiéramos al pozo gravitacional de un lado de un agujero de gusano, nos encontraríamos en el otro lugar, a millones o miles de millones de años luz de donde comenzamos.

Si bien los agujeros de gusano son teóricamente posibles, durante mucho tiempo, la ingeniería de su creación enfrentó demasiados desafíos para parecer factible. Incluyen el colapso gravitacional y la posibilidad de que la materia ordinaria obstruya la sección del cuello de botella del agujero de gusano, lo que evita todo tránsito de una abertura a la otra.

Algunos físicos sospechan que la materia exótica podría ayudar a abrir estas puertas estelares estelares, pero un estudio reciente publicado en la revista  Physical Review Letters sugirió una forma de mantener abiertos los agujeros de gusano para el tráfico sin materia exótica. El equipo de investigadores, de la Universidad Complutense de Madrid, argumentó que pensar en la materia como si estuviera compuesta de fermiones podría abrir una nueva ventana a la teoría de los agujeros de gusano y la idea de atravesarlos.

Los agujeros de gusano conectan dos puntos en el espacio y el tiempo

Cambiar la masa y la carga de los fermiones podría crear un agujero de gusano atravesable, según el autor del estudio, José Luis  Blázquez-Salcedo. Lo más importante es que la fuerza máxima de aceleración no excedería los 20 g (o 20 veces la gravedad del nivel del mar de la Tierra). Esto significa que los humanos podrían potencialmente sobrevivir a los peligros físicos de un viaje casi instantáneo a través del espacio interestelar. Pero hay una trampa. Solo puede funcionar si la masa total dentro del agujero de gusano es mayor que un límite teórico mucho mayor, determinado por los agujeros negros. Además, estos agujeros de gusano podrían ser microscópicos, demasiado pequeños para cualquier ser humano. Pero, por suerte para nosotros, otro estudio (también) publicado en la revista  Physical Review Letters sugirió que es posible crear agujeros de gusano lo suficientemente grandes para los humanos y la nave estelar.

"Desde el exterior se asemejan a agujeros negros cargados de masa intermedia. Su gran tamaño proviene de exigir que un viajero humano pueda sobrevivir a las fuerzas de las mareas", según el segundo estudio. "Toman un tiempo muy corto para atravesar, pero mucho tiempo visto desde el exterior".

En otras palabras, mientras que un viajero de un agujero de gusano puede experimentar menos de un segundo de tiempo de tránsito transcurrido, si luego regresa y regresa a casa, podría desanimarse al saber que habían pasado miles de años y que todos los que habían conocido han muerto hace mucho tiempo.

El tejido del espacio-tiempo puede colapsar o expandirse a cualquier velocidad

Hasta el momento, nadie está elaborando planes para una embarcación capaz de transportar humanos de un lado a otro a ambos lados de un agujero de gusano intergaláctico, lo cual es un fastidio. Obviamente, doblar el tejido del espacio-tiempo lo suficiente como para que se cruce con otro punto en el espacio y el tiempo está más allá de las capacidades tecnológicas actuales, pero existen formas de evitar la larga espera de los viajes propulsados ​​por cohetes entre las estrellas.

Investigaciones recientes sobre viajes más rápidos que la luz concibieron un nuevo tipo de "solitones" hiperrápidos que utilizan fuentes que solo dependen de cargas netas positivas, lo que permite viajar a cualquier velocidad. Los solitones son "burbujas de deformación", ondas compactas en el espacio-tiempo que conservan su forma a una velocidad constante. En lugar de intentar mover objetos físicos (como personas o barcos) más allá de la velocidad de la luz, lo que encontraría varias paradojas problemáticas, teóricamente podríamos mover la burbuja de deformación del solitón, ya que la estructura del espacio-tiempo en sí puede expandirse o contraerse en cualquier momento.

Es paradójico viajar por el espacio. Las ideas de sentido común sobre el movimiento pueden tener consecuencias extrañas y contrarias a la intuición, especialmente cuando pensamos en modificar la estructura del espacio-tiempo lo suficiente como para crear un agujero de gusano. Pero en la escala cósmica del universo, ir a cualquier lugar interesante significa atravesar distancias inimaginables, donde las fuerzas cósmicas que experimentamos como constantes en la Tierra pueden alcanzar valores enormes, desafiando nuestras preconcepciones de la realidad.

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