🧵Mucho se ha hablado sobre la posibilidad de viajar rápidamente de un lugar a otro en nuestro Universo 🌌. ¿Te imaginas tener algo así como un puente Bifrost, o viajar como lo hizo Ellis en Contacto, de Sagan? Hoy hablaremos de los agujeros de gusano porque #TúLoPediste😃 (1/25)
Para comenzar tenemos que ir a los inicios de la teoría de la relatividad de Einstein. Einstein planteó que el espacio-tiempo (ET) es algo geométrico. En este espacio viven y ocurren todos los sucesos del universo. Este espacio-tiempo se puede representar en 2D...(2/25)
...como una malla que se curva en regiones de muy alta densidad de materia. Para ir de un lugar a otro en el Universo🌌, tenemos que movernos sobre esta malla, pero la distancia entre dos puntos puede ser tan grande que un viaje podría ser muy largo. Por ejemplo...(3/25)
...un viaje a Kepler-438b, un exoplaneta parecido a la Tierra, nos tomaría unos 473 años viajando a la velocidad de la luz😱. ¿Cómo podríamos acortar estos tiempos? Bueno, si pudiésemos distorsionar la malla y doblarla, podríamos acercar dos puntos sobre ella lo...(4/25)
...suficiente como para conectarlos. Esta conexión es el agujero de gusano🪱 Un agujero de gusano es entonces un "atajó" entre dos puntos del ET que aparecen como soluciones a las ecuaciones de campo de la Relatividad General (RG) de Einstein. Estas ecuaciones establecen...(5/25)
...una relación entre la geometría del ET y la materia vía las ecuaciones de campo. En 1916, Schwarzschild (Schw) publicó un artículo con la 1° solución matemática exacta de las ecuaciones, solución conocida como la métrica de Schw. Imagina un objeto con simetría...(6/25)
...esférica (sí, como las vacas😅🐄) de masa m y radio r. Si se hace el radio del objeto cada vez más pequeño, la densidad del objeto se hace cada vez mayor. La solución de Schw. nos dice que hay un radio crítico para el cual no la luz puede escapar de la...(7/25)
... atracción gravitatoria de este objeto. Pero un objeto con este radio se hace inestable debido al fuerte efecto de su gravedad, por lo cual colapsaría sobre sí mismo😱, quedando reducido a un punto de densidad infinita (singularidad🧐), formándose un agujero negro (8/25)
Con el fin de hacer una representación visual del espacio alrededor de este objeto, Ludwig Flamm escribió un artículo en donde estableció que la curvatura del espacio tiempo en 2D tiene una geometría resultante de un paraboloide😲. En su imagen se puede observar...(9/25)
...una porción de un "túnel" y, aunque en su artículo no es obvia la mención de que éstos túneles pueden conectar dos zonas distantes del cosmos🌌, de su lectura se puede inferir que en el extremo de un agujero negro se puede tener un "túnel sin fondo o eterno". (10/25)
Más tarde, en 1922, Hermann Well se refiere a estos túneles como "tubos unidimensionales".
Pero estos tubos tenían un problema: estaban asociados a singularidades del agujero negro🥹. Y a papi Einstein no le gustaban estas singularidades... (11/25)
...que aparecían como soluciones de sus ecuaciones para objetos con masa. ¿Qué hizo entonces? 🤔Junto con Nathan Rosen se planteó eliminar la singularidad. Modificó sus ecuaciones y ¡taráaaan!, encontró una solución que sustituía la singularidad...(12/25)
...por un puente (el puente de Einstein-Rosen) que conectaba dos "hojas" del ET (1936). Pero si cada hoja es un agujero negro que se traga todo, algo que atraviese una no podría escapar por la otra. Se necesitaba que una de las hojas fuese un agujero opuesto a uno negro...(13/25)
...que expulse todo. Ajá, un agujero blanco. Un agujero blanco es una región hipotética del espacio tiempo que deja escapar materia en vez de absorber la, que se sería una potencial salida de todo lo que entre por el agujero negro.
No fue sino en 1957 que...(14/25)
...John Wheeler junto a Ch. Misner usó por primera vez el término de Agujero de Gusano para describir a estos puentes, por la analogía de cómo un gusano puede reducir su trayectoria de un extremo a otro sobre la superficie de una manzana, cavando un túnel para atravesarla.(15/25)
Más tarde estos agujeros comenzaron a presentar problemas🫣. En 1962, Wheeler publicó que estos agujeros no podían ser atravesados debido a que, para prevenir una violación de la causalidad, la garganta del agujero de gusano se "pellizca" muy rápido, haciéndolo tan...(16/25)
...inestable que ni la luz podría pasar tan rápido a través de ella. Ésta quedaría atrapada en una región de curvatura infinita.🤷🏾♀️
Años después ocurrió algo curioso. Carl Sagan escribía su famosa novela Contacto, en donde quería incluir un encuentro cercano entre la...(17/25)
...protagonista (Ellie) y los extraterrestres👽Ellie debía viajar hasta las cercanías de una estrella muy lejana, y se le ocurrió que podía usar un agujero negro para transportarla. Así que usó el comodín de llamar a un amigo, el físico Kip Thorne, para que lo asesorara. (18/25)
Thorne, quien había hecho su tesis de doctorado nada más y nada menos que con Wheeler😱, le dijo algo que imagino así: "chamo, a menos que quieras despedazar a la protagonista, no uses eso. Mejor usa un agujero de gusano🤣". Pero ya Wheeler había establecido que estos...(19/25)
...eran inestables. Así que Kip se puso a pensar en si existiría una forma de mantener abierto el agujero el tiempo suficiente para que se pudiera atravesar, y de allí surgió un trabajo en donde plantea la necesidad de un tipo de materia exótica, de masa negativa...(20/25)
...con gravedad negativa. Así, dio una receta para construir un agujero de gusano y hacerlo transitable😲
. Pero hasta ahora estos objetos son hipotéticos🥲. No se han detectado ni los agujeros blancos, ni tales cosas como los agujeros de gusano. (21/25)
Pero de existir, éstos podrían trasladarnos entro dos puntos diferentes del espacio, conectar dos universos diferentes🌌 (multiverso) e incluso se podrían usar para viajar en el tiempo⌛, porque implican la existencia de curvas temporales cerradas. De hecho, se ha...(22/25)
...planteado la posibilidad teórica de que una máquina del tiempo puede construirse con un agujero de gusano. Pero ya sabemos que los viajes en el tiempo (por lo menos al pasado) generan paradojas🫣. El mismo Hawking con su conjetura de protección cronológica dijo...(23/25)
...algo que imagino así: "mira chamo, dejen el invento. A causa de las paradojas que aparecen, debe existir algo fundamental en las leyes de la física que impide que a escala macroscópica existan los bucles temporales". Y para él eso zanjó el asunto. ¡Así no más!🤣 (24/25)
Por ahora, estamos a la espera de algo que evidencie la existencia de estos extraños objetos, que podrían transportarnos tal cual como en las películas de ciencia ficción a lugares inimaginables 😍
Gracias por leerme y compartir 🤗Nos leemos en el siguiente 🧵. (25/25)
¡Fin!
Referencias:
- Artículo de Flamm: link.springer.com/article/10.100…
- Hermann Weyl: plato.stanford.edu/entries/weyl/
- Artículo de Kip Thorne: journals.aps.org/prl/abstract/1…
- Artículo de Wheeler: journals.aps.org/pr/abstract/10…
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