Investigadores de la Universidad de Princeton han establecido las condiciones necesarias para crear agujeros de gusano lo suficientemente grandes como para transportar humanos a través del espacio-tiempo.

Agujeros de gusano atravesables.

Ilustración 3D de un agujero de gusano. Crédito: Rost9.

Es habitual a lo largo de la historia que la realidad le pida prestado material a la ciencia ficción y viceversa, retroalimentándose una a la otra. En este caso, un estudio liderado por el argentino Juan Maldacena y publicado en el servidor de preimpresión arXiv, pone sobre la mesa una nueva teoría que transforma a los agujeros de gusano en algo apto para los humanos, tal como se ve en series y películas espaciales.

El ejercicio teórico alude a un tipo de objetos cósmicos cuya existencia ya había sido considerada factible, aunque solo en la física cuántica y en dimensiones microscópicas. Pero… «Con una trampa: el tiempo que lleva viajar a través del agujero de gusano es mayor que el que toma ir de una boca a la otra por afuera», aclaran los autores.

Sin embargo, en este nuevo trabajo ellos muestran que, si existieran una serie de partículas adicionales —además de las que «ven» nuestros instrumentos— y teóricamente posibles según algunos modelos de la materia, esos objetos cósmicos podrían formarse en condiciones tales que un ser humano podría atravesarlos. Es más, al hacerlo, por efectos relativistas, también viajaría al futuro distante.

Einstein y Rosen

A primera vista, los agujeros de gusano parecen dos agujeros negros conectados entre sí. Sin embargo, difieren en un hecho clave: «No tienen un horizonte, una frontera más allá de la cual, si uno pasa, no puede volver a salir», explica Maldacena. «En el caso que estudiamos, el tubo de uno se conecta con el del otro, y uno puede entrar por una boca y salir por la otra, e incluso puede salir del otro lado, volver a tirarse y salir por la entrada original. Son como túneles que conectarían dos lugares muy distantes de nuestro universo, a miles de años luz de distancia»

«La idea de estas curiosidades cósmicas data de 1935», cuenta Gastón Giribet, docente de la Universidad de Buenos Aires e investigador en física teórica, agujeros negros y teoría de cuerdas. «Einstein y Rosen, que trabajaban juntos también en Princeton, se dieron cuenta de que había una solución de las ecuaciones de la teoría de la relatividad general que permitía construir una suerte de túnel en el espacio-tiempo».

«Ambos extremos de este objeto lucen como agujeros negros, y pueden estar en universos distintos o incluso en el mismo universo, pero comparten su interior. Esto es algo muy sorprendente. Luego eso se estudió mucho. Físicos como Stephen Morris o Kip Thorne consideraron una distinción importante entre dos tipos de agujeros negros: los no atravesables y los atravesables. Cuando se empezó a jugar con esta idea, se especulaba con que uno podría entrar ahora en uno de los del segundo tipo y salir, por ejemplo, en 1947. Pero la pregunta es: ¿la relatividad general lo permite? Bueno, la respuesta que uno hubiese dado hace un tiempo es “no”, porque para que esto se diera tendrían que existir energía y materia exóticas, que violasen algunas condiciones físicas; por ejemplo, la energía no tendría que ser negativa, la velocidad del sonido de una onda sobre ellas no debería superar la velocidad de la luz. La ciencia es un juego con reglas», señala.

Como explica Giribet, la posibilidad de que existiesen agujeros de gusano microscópicos se venía estudiando desde hace tiempo.

«Esos sí pueden existir en la teoría más sencilla que tenemos (el modelo estándar de la materia), que describe todas las partículas conocidas en la actualidad», destaca Maldacena. «Si uno asume que no hay otras, podrían existir pero muy chiquitos; la distancia entre las dos bocas sería del tamaño de la que está explorando el Gran Colisionador de Hadrones».

A medida humana

Junto a su colega Alexey Milekhin, Maldacena exploró la posibilidad de que, contra lo que asegura la física clásica, estos objetos pudieran darse en tamaños más grandes, incluso a la medida humana.

«La razón por la cual están “prohibidos” en la física clásica es más o menos la siguiente», ilustra Maldacena. «Las ecuaciones de Einstein relacionan la geometría con la energía o la densidad de materia, y para poder tener una geometría de este tipo, en el túnel la energía tiene que ser negativa. En la física clásica, las energías éstas son positivas, pero si uno considera la mecánica cuántica, hay un “efecto de Casimir” que permite que haya un poquito de energía negativa. En este caso, el objeto podría existir gracias a esa energía negativa. Es una solución que involucra efectos cuánticos».

Para que se dé semejante distorsión geométrica del espacio-tiempo, habría que asumir que existe un tipo de materia teóricamente posible, pero que todavía no se detectó —partículas sin masa, pero que interactúan débilmente con la conocida, lo que daría origen a efectos cuánticos que harían posible esta solución—. Los científicos tampoco llegaron a dilucidar qué procesos del universo podrían dar nacimiento a semejante rareza.

De acuerdo con los parámetros que estudiaron en su trabajo Maldacena y Milekhin, cada boca de los agujeros de gusano tendría unos 10.000 km de ancho, comparable con el diámetro de la Tierra.

«Si uno se tirara por ese lugar, saldría del otro lado después de aproximadamente un segundo y estaría a 10.000 años luz aproximadamente», precisa Maldacena. «Pero desde el punto de vista de alguien que se quedó afuera, el tiempo que habría transcurrido sería un poco mayor. Es decir, permitiría viajes en el tiempo, pero solo hacia el futuro. Uno podría viajar 10.000 años en un segundo. Para ir y volver, tardaría 20.000 años».

Viaje solitario

Claro que sería un viaje un tanto solitario, ya que no podrían ingresar objetos muy grandes. «El agujero de gusano es un poco frágil, en el sentido de que si uno quiere mandar demasiadas cosas, se destruye y se forma un agujero negro; entonces, ya no se puede volver a salir», subraya. «Es una configuración un poco inestable; la palabra correcta es «metaestable»’: en principio, puede existir, pero si uno le pone demasiada materia adentro lo destruye».

Según explica Francisco Villatoro en la revista Naukas, «un viaje seguro requeriría un espacio-tiempo completamente vacío a temperatura cero, ya que cualquier tipo de radiación que entrara por ambas gargantas se podría acumular en su interior produciendo una energía positiva que compensaría la energía negativa de Casimir; si eso ocurriera durante el viaje, sería mortal para el viajero, ya que acabaría en el interior sin posibilidad de volver a salir».

Aunque la idea es tan disruptiva, esta solución se parece un poco a la que describió el físico y matemático Karl Schwarzchild, el primero que concibió los agujeros negros y desconcertó a Einstein con sus conclusiones. «Si uno la estudia apropiadamente, en realidad describe lo que llamaríamos dos agujeros negros que están conectados en su interior. Una especie de agujero de gusano, nada más que en ese caso la geometría no le permite a uno pasar de un lado a otro. La conexión se abre y se cierra de tal manera que uno no puede mandar una señal de un lado al otro, pero no se puede atravesar», dice Maldacena.

«Si uno entra, el espacio colapsa antes de que pueda salir y uno tiene la visión inusual de que cae en la singularidad. Después se vio que mediante ciertos efectos cuánticos uno puede retrasar el colapso y hacer que se abra y se cierre más lentamente, lo que permite que uno pueda pasar de un lado al otro, si se tira en el momento adecuado. Las soluciones que discutimos ahora son versiones similares, nada más que esta conexión permanece abierta durante un tiempo arbitrariamente largo, todo lo que uno quiera», explica.

El científico advierte que no es probable que nos encontremos muy pronto con un agujero de gusano que pueda transportarnos a través de nuestra galaxia sin necesidad de nave alguna. «Seguramente entraría materia y se formarían agujeros negros. No veo una manera muy práctica de distinguirlos. Para mí, lo interesante es que esas configuraciones puedan existir, que en principio se pueda cambiar de esta manera la estructura del espacio-tiempo. Son una solución curiosa, pero no creo que existan en la vida real».

Sin embargo, algo similar opinó Einstein de los agujeros negros hace casi un siglo y ya hasta tenemos una imagen de una de esas bestias cósmicas.

Fuente: Nora Bär/LN/New Scientist.

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