Cómo construir un agujero de gusano en 3 (casi imposibles) pasos

Tienes una nueva y maravillosa nave espacial y quieres comenzar una gira de cinco años por la galaxia. Pero hay un problema: el espacio es grande. Realmente grandioso. Incluso a las velocidades más rápidas imaginables, se necesitan eones de rastreo a través de los vacíos entre las estrellas para llegar a cualquier lugar de interés.

¿la solución? Es hora de construir un agujero de gusano.

abreviatura. Subterraneo. Un puente a través del espacio-tiempo que te permite saltarte todos esos aburridos viajes espaciales y apresurarte a lo divertido. Es un elemento básico de la ciencia ficción y tiene sus raíces en hechos científicos. ¿Qué tan difícil será?

Aquí hay una pista: increíblemente difícil.

Opción #1: El puente Einstein-Rosen

El primer paso es comprender que los agujeros de gusano son perfectamente legítimos en las matemáticas de la relatividad general (GR). Usamos GR porque este es nuestro lenguaje gravitatorio, y el gran motor matemático de Albert Einstein es relativamente sencillo. Einstein se dio cuenta de que si bien experimentamos la gravedad como una fuerza, en realidad es solo la sensación que sentimos cuando nos vemos obligados a navegar por los baches, las oscilaciones y las ondas del espacio-tiempo. Estos mismos golpes, oscilaciones y ondas provienen de la distribución de materia y energía en el mismo espacio-tiempo.

La materia le dice al espacio-tiempo cómo doblarse; La curvatura del espacio-tiempo nos dice cómo movernos.

Si queremos construir un túnel en el espacio-tiempo, un agujero de gusano, necesitamos descubrir algún orden de materia y/o energía que doble completamente el espacio-tiempo, asegurando que aparezca un túnel. Con la relatividad general como guía, necesitamos encontrar una solución a sus ecuaciones que permita un agujero de gusano.

A primera vista, podríamos pensar que la forma más sencilla de construir un agujero de gusano es construir un agujero negro.

Los agujeros negros son regiones del espacio-tiempo aisladas del resto del universo. Son agujeros en el propio espacio-tiempo, un punto de densidad infinita conocido como singularidad, envuelto en una barrera unidireccional llamada horizonte de eventos. Una vez que cruzas el horizonte de sucesos, la fuerza de la gravedad es tan abrumadora que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. De hecho, es más que un viaje de ida. Es una carretera directa al Infierno (singular). Una vez que ingresa a un agujero negro, está seguro de alcanzar la singularidad, y su perdición, en un tiempo limitado.

La solución del agujero negro GR aparece como una respuesta a una pregunta muy simple: ¿Qué sucede cuando la materia se tritura a una densidad tan alta que no hay otra fuerza lo suficientemente fuerte como para enfrentarse a ella? Auge – agujero negro.

Pero los agujeros negros no son la única respuesta a esta pregunta. Las matemáticas de GR permiten la inversión completa de un agujero negro, conocido cariñosamente como agujero blanco. Los agujeros blancos también tienen una singularidad en el centro, pero su horizonte de eventos opera a la inversa: nada puede entrar en el agujero blanco, y cualquier cosa dentro del agujero blanco cuando se forma se encontrará rápidamente hacia afuera más rápido que la velocidad de la luz.

¿Qué tiene que ver todo esto con los agujeros negros? Mirando las matemáticas abstractas de GR, cuando formas un agujero negro, automáticamente obtienes un agujero blanco adjunto. Y un par de agujeros blancos y negros conectados forman espontáneamente un agujero de gusano debido a las mismas matemáticas integradas.

Estos se llaman puentes de Einstein-Rosen (o, si te apetece, la escala extendida al máximo de Schwarzschild), en honor a Einstein y su asistente, Nathan Rosen. Esta solución aparece en GR tan fácil como de día.

blues del agujero negro

Sin embargo, hay dos pequeños problemas con esta configuración.

En primer lugar, es casi seguro que los agujeros blancos no existen. Son muy inestables. El problema está en el horizonte de sucesos inverso, que nunca puede dejar entrar nada del exterior, pero constantemente arroja cosas. Dado que un agujero blanco es exactamente equivalente a un agujero negro pero se extiende hacia atrás en el tiempo, un agujero blanco en desarrollo parecería una formación de agujero negro pero en la dirección opuesta: el agujero blanco hace su trabajo hasta que pierde suficiente masa y forma espontáneamente una estrella. .

No puedes formar una estrella automáticamente solo porque te da la gana, porque eso violaría la segunda ley de la termodinámica.

Incluso los agujeros blancos están fuera.

Esto significa que si intentas dejar atrás el estado limpio y estéril de las matemáticas GR e intentas hacer un agujero negro en el mundo real, nunca sucederá un agujero blanco. Todos los materiales que usarás para formar el agujero blanco lo estrangulan en el útero con su propio cordón umbilical gravitacional, cortando su formación dejando solo el agujero negro.

Si de alguna manera pudieras construir un par de agujeros blancos/negros, técnicamente tendrías un agujero de gusano. No sería muy divertido.

El problema con los puentes de Einstein-Rosen es que la entrada al agujero de gusano se encuentra dentro del horizonte de sucesos del agujero negro. Debes atravesar esta barrera unidireccional para continuar el viaje del agujero de gusano. Pero la naturaleza misma del horizonte de eventos significa que no puedes irte una vez que estás adentro, y alcanzarás la singularidad en el centro sin importar nada.

Este resultado proviene de las mismas matemáticas que permiten que exista el agujero de gusano en primer lugar, por lo que no hay forma de salir de esta trampa.

Sí, alguien puede saltar desde el otro lado, quizás desde un rincón lejano del universo. Y podrás conocerte y compartir una breve conversación antes de llegar a la exclusividad. Incluso puedes sostener tus manos cuando llegues al patio.