Featured Físicos publican la guía paso a paso para construir un agujero de gusano

Todo lo que necesitas es un par de agujeros negros y algunas cuerdas cósmicas. Nada del otro mundo…

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Representación artística de una nave espacial entrando en un agujero de gusano. Crédito: Daniela Mangiuca.

A menudo ha sido sugerido que la mejor forma de atravesar las vastas distancias interestelares y visitar nuevos mundos es un agujero de gusano, y así ahorrarse cientos o miles de años de viaje. Un atajo de esta naturaleza nos permitiría ir de una esquina a otra del universo sin mayor consumo de tiempo.

Sin embargo, hay un pequeña dificultad técnica: los agujeros de gusano, capaces de doblar el espacio-tiempo y formar un túnel, son catastróficamente inestables. Tanto que si envías un simple fotón a través de él, el agujero colapsará más rápido que la velocidad de la luz.

Ahora un artículo científico publicado en arXiv afirma haber hallado una manera de darle estabilidad a estas estructuras, una que permita enviar mensajes —y potencialmente cosas— a través del túnel antes que colapse. Todo lo que se requiere son dos agujeros negros y unas pocas cuerdas cósmicas infinitamente largas. Súper fácil.

El problema de lo que no existe

En principio, construir un agujero de gusano es bastante directo. De acuerdo a la teoría de la relatividad general de Einstein, la masa y la energía envuelven la fábrica del espacio-tiempo. Y cierta configuración especial de la materia y la energía permiten la formación de un túnel, un atajo entre dos porciones distantes del universo.

Lamentablemente, incluso en papel, estos agujeros de gusano son muy inestables. Aunque una dosis de masa negativa —masa de signo contrario al de la masa de la materia ordinaria— podría contrarrestar los efectos desestabilizantes de la materia que pasa a través del túnel.

Lo malo: la masa negativa es solo un concepto hipotético de la física teórica.

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Un agujero de gusano tiene por lo menos dos extremos conectados a una única garganta, a través de la cual podría desplazarse la materia.

Ciertamente para atravesar el atajo necesitamos una entrada y una salida. Teniendo este concepto básico en cuenta, es posible conectar un agujero negro (una región del espacio donde nada puede salir) con un agujero blanco (una región del espacio donde nada puede entrar). Cuando estas dos extrañas criaturas cósmicas se juntan engendran una nueva: un agujero de gusano.

Lo malo: los agujeros blancos, que sepamos hasta ahora, no existen. Solo son teoría.

Cargando…

Dado que los agujeros blancos no existen, necesitamos un nuevo plan y un poco de matemáticas para revelar una posible solución: un agujero negro cargado. Estos hambrientos monstruos pueden tener carga eléctrica y su interior es un lugar extraño, con su punto de singularidad estirado y distorsionado, permitiendo así formar un puente a otro agujero negro con carga opuesta.

No obstante, estos agujeros cargados tienen dos problemas. Uno es que todavía son inestables si algo o alguien intenta utilizarlos; y dos es que ambos agujeros se atraerán mutuamente a través de fuerzas eléctricas y gravitatorias. De fusionarse ambos en uno solo, entonces solo tendríamos un enorme agujero negro cargado e inservible para crear un agujero de gusano.

Atándolos con cuerdas cósmicas

Entonces, para que todo funcione necesitamos que los dos agujeros cargados se mantengan alejados entre sí, y asegurarnos que el agujero de gusano se mantenga abierto como para ser atravesado de punta a punta. La potencial solución: cuerdas cósmicas.

Las cuerdas cósmicas son defectos del espacio-tiempo, similares a las grietas que se forman cuando el hielo se congela. Estos restos cósmicos nacieron en el universo temprano, tras las primeras fracciones de segundo posteriores al Big Bang. Son objetos verdaderamente exóticos, no más anchos que un protón pero con una sola pulgada de su longitud más pesada que el Monte Everest.

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Según las nuevas teorías el Universo puede haber sido creado a partir de unas cuerdas cósmicas: hilos invisibles más delgados que un átomo, terriblemente energéticos –pues la energía del Big Bang está en su interior– y desconcertantemente excéntricos en su comportamiento. Los hilos estarían repartidos de modo disperso, como una madeja de hilo desenrollado a lo largo y ancho del cosmos, y se moverían a una velocidad cercana a la luz.

Jamás quisieras encontrarte con una de estas cuerdas, dado que te cortaría a la mitad como si fuera un sable de luz. Y aunque su existencia es hipotética, no hay razón para pensar que no estén allí.

También tienen una propiedad que podría servir cuando hablamos de agujeros de gusano: una tensión enorme. En otras palabras, no les gusta que las toquen. Si tocas un agujero de gusano con una cuerda cósmica, y permites que la cuerda pase por los bordes exteriores de los agujeros negros, estirándose hasta el infinito, entonces la tensión resultante prevendría que los agujeros cargados eléctricamente se atrajeran, manteniéndolos en sus respectivos lugares como entrada y salida. En resumen, los extremos distantes de las cuerdas cósmicas actúan como dos equipos jugando al tira y afloja.

Evitando el colapso

Una cuerda cósmica resuelve uno de los problemas (mantener los extremos abiertos), pero no evita que el agujero de gusano colapse al momento de usarlo como atajo entre dos partes del universo. Aquí es donde necesitaríamos de otra cuerda cósmica tocando el agujero de gusano pero también formando un círculo a través del espacio entre los agujeros negros.

Cuando una cuerda cósmica está cerrada en un círculo, se contornea de manera drástica. Sus vibraciones agitan la fábrica del espacio-tiempo a su alrededor, y cuando están sintonizadas en las vibraciones correctas pueden generar que la energía del espacio cercana se vuelva negativa, actuando efectivamente como masa negativa dentro del agujero de gusano y estabilizándolo.

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Hasta la fecha no se ha hallado ninguna evidencia de que el espacio-tiempo conocido contenga estructuras de este tipo, por lo que en la actualidad es solo una posibilidad teórica en la ciencia.

Y aunque no es una solución perfecta —ni simple—, el hecho es que físicos teóricos publicaron esta semana una guía paso a paso para construir un agujero de gusano. En ella advierten que aunque es posible estabilizar el túnel, no es algo permanente. Eventualmente las vibraciones de las cuerdas cósmicas —las mismas que mantienen las puertas abiertas— tiran energía, y por ende masa de la cuerda, haciéndola cada vez más pequeña. Esto quiere decir que con el tiempo las cuerdas vibran hasta su perdición, haciendo que el agujero de gusano colapse luego.

«Pero el agujero de gusano —agregan— podría permanecer estable y abierto por el tiempo suficiente como para enviar mensajes o incluso un objeto viaje a través de él de forma segura».

Eso sí, primero debemos hallar algunas cuerdas cósmicas…