Cuando se trata de viajes interestelares, el mayor desafío es simplemente llegar allí. Nuestro universo es tan vasto que un simple viaje a las estrellas puede durar décadas o siglos, incluso a la velocidad de la luz. Así que la ciencia ficción a menudo viene con alguna forma de acortar el viaje.
Hiperespacio, unidad de deformación y demás, simplemente para evitar el aburrido viaje entre las estrellas. La mayoría de estas ideas simplemente «lo hacen así» sin preocuparse por los detalles científicos, pero para aquellos a quienes les gusta más la ciencia ficción, la idea más popular es el agujero de gusano.
Agujero de gusano
La idea de un agujero de gusano primero propuesto por nada menos que el propio Einstein. En 1935, escribió un artículo con Nathan Rosen sobre cómo su teoría de la gravedad podría permitirle conectar dos puntos distantes en el espacio. Su idea no era tratar de resolver los desafíos del viaje espacial, sino tratar de conectar la gravedad con la física de partículas. Es un problema que nos molesta hasta nuestros días. Pero se observó que este «puente de Einstein-Rosen» parece bastante familiar.
Desde el exterior, un extremo parece un agujero negro, donde las cosas entran y no regresan. El otro extremo se parece al opuesto. Una especie de agujero blanco donde las cosas parecen aparecer de la nada. Esto llevó a la idea de que quizás los agujeros negros podrían ser agujeros de gusano a galaxias distantes, o incluso a otros universos.
Pero cuando empiezas a mirar los detalles, esa idea realmente no parece funcionar. Si bien Einstein y Rosen tenían razón en que en teoría se podía hacer un agujero de gusano, resulta que no son estables. En principio, el espacio y el tiempo se pueden deformar y doblar de muchas maneras interesantes, pero no seguiría siendo así. Haz un agujero de gusano entre estrellas distantes, y el túnel colapsará y se pinchará antes de que tengas la oportunidad de atravesarlo.
Algunas personas sugirieron cubrir el agujero de gusano con algún tipo de materia fuerte para mantenerlo abierto, pero resulta que la masa de esa materia solo haría que el agujero de gusano colapsara aún más rápidamente. En la década de 1970, Kip Thorne y otros demostraron que se podía cubrir un agujero de gusano con «materia exótica» para mantenerlo abierto, pero que la materia exótica no podía ser ningún tipo de materia que existiera. Básicamente, podrías hacer un agujero de gusano transversal si también tuvieras polvo mágico de duendes. Tanto para esa idea.
La ciencia ficción y su aporte
Pero los escritores de ciencia ficción son más que persistentes. Las ideas originales de los agujeros de gusano contemplan el tipo más simple de agujeros negros conocido como la métrica de Schwarzchild. Estos son agujeros negros que están en un vacío y no giran.
Los agujeros negros reales giran. Si los agujeros negros de Schwarzchild no pueden ser agujeros de gusano, tal vez los rotativos puedan.
En 1963, Roy Kerr encontró una solución a la relatividad general para un agujero negro giratorio. Esta métrica de Kerr, como se conoció, tiene algunas propiedades interesantes. Por un lado, tuerce el espacio a su alrededor, una propiedad conocida como arrastre de cuadros. Cualquier nave espacial cerca de un agujero negro giratorio podría usar el arrastre de cuadros para obtener una gran ráfaga de velocidad. Por otro lado, los agujeros negros de Kerr tienen un tipo de interior diferente al de un agujero negro de Schwarzchild. Si un agujero negro no está girando, toda su materia está obligada a comprimirse en un solo punto infinitesimal conocido como singularidad. Cualquier cosa que entre en el agujero negro no puede evitar caer en esa singularidad, por lo que si tu nave espacial entra en el agujero negro, será aplastada.
Un agujero negro giratorio también contiene una singularidad, pero debido a su rotación, se forma como un anillo más ancho que un punto. Y las cosas no se ven obligadas a colapsar en la singularidad del anillo. Es posible que su nave espacial entre en un agujero negro giratorio y evite ser aplastada por la singularidad. Por supuesto, de acuerdo con la física estándar, todavía estarías atrapado para siempre por el agujero negro.
Un posible puente Einstein-Rosen giratorio
Tal vez haya una manera de hacer una especie de Puente Einstein-Rosen giratorio. Conecta dos agujeros negros giratorios para hacer un agujero de gusano que no se colapse sobre sí mismo sin la necesidad de polvo de duendecillos. Desafortunadamente, las matemáticas para rotar los agujeros negros son realmente complejas. La mayor parte del trabajo sobre agujeros negros giratorios utiliza simulaciones por computadora. Estos están perfectamente bien si quieres estudiar la dinámica de los agujeros negros reales, pero para probar que los agujeros de gusano son posibles, necesitas una solución exacta. Hasta ahora nadie ha encontrado una solución exacta de agujero de gusano para rotar los agujeros negros en nuestro universo.
Para simplificar las cosas, un equipo observó un modelo de agujero de gusano en lo que se conoce como «AdS2». Este es un espacio bidimensional simple que no se parece en nada a nuestro universo real, pero tiene propiedades matemáticas similares. Encontraron que los agujeros negros en este espacio se pueden conectar para formar agujeros de gusano atravesables. Estos agujeros de gusano no solo permanecen abiertos, sino que tampoco colapsan cuando la energía pasa a través de ellos. Así que al menos en AdS2 son posibles los agujeros de gusano.
Se debe enfatizar que esto no significa que los agujeros de gusano puedan existir en nuestro universo. Si bien hay algunas similitudes agradables entre el espacio de nuestro universo y AdS2, también hay diferencias importantes. Esas diferencias todavía podrían evitar que los agujeros de gusano sucedan. Pero la puerta teórica está abierta, así que, después de todo, tal vez la ciencia ficción tenía razón acerca de los agujeros de gusano.
Imagen de portada: Disco alrededor de una joven estrella masiva. Gráficos CG masivos creados utilizando sistema de partículas. Crédito: NASA / GETTY