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Físicos proponen un nuevo método para detectar agujeros de gusano transitables


En un nuevo documento científico publicado en la revista Physical Review D, un dúo de físicos teóricos de la Universidad Case Western Reserve, la Universidad de Buffalo y la Universidad de Yangzhou, describen una técnica para detectar agujeros de gusano transitables; portales teóricos a través del espacio tiempo que podrían crear atajos para realizar viajes por todo el Universo. El método del equipo se centra en detectar un agujero de gusano alrededor de Sagitario A *, un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea.

Un agujero de gusano (o puente de Einstein-Rosen o agujero de gusano de Einstein-Rosen) es una estructura especulativa que une puntos dispares en el espacio-tiempo, y se basa en una solución especial de las ecuaciones de campo de Einstein. Un agujero de gusano se puede visualizar como un túnel con dos extremos en puntos separados en el espacio-tiempo (es decir, diferentes ubicaciones o diferentes puntos en el tiempo, o ambos).

Los agujeros de gusano son consistentes con la teoría general de la relatividad, pero queda por ver si realmente existen estos agujeros de gusano. Muchos científicos postulan que los agujeros de gusano son meramente una proyección de la cuarta dimensión, análoga a cómo un ser 2D podría experimentar solo una parte de un objeto 3D.

Un agujero de gusano podría conectar distancias extremadamente grandes, como mil millones de años luz o más, distancias cortas, como unos pocos metros, universos diferentes o diferentes puntos en el tiempo.

Visualización
Para una noción simplificada de un agujero de gusano, el espacio se puede visualizar como una superficie bidimensional (2D). En este caso, un agujero de gusano aparecería como un agujero en esa superficie, conduciría a un tubo 3D (la superficie interior de un cilindro) y luego volvería a emerger en otra ubicación en la superficie 2D con un agujero similar a la entrada. Un agujero de gusano real sería análogo a esto, pero con las dimensiones espaciales elevadas por uno de estos. Por ejemplo, en lugar de agujeros circulares en un plano 2D, los puntos de entrada y salida podrían visualizarse como esferas en el espacio 3D.

Otra forma de imaginar los agujeros de gusano es tomar una hoja de papel y dibujar dos puntos algo distantes en un lado del papel. La hoja de papel representa un plano en el continuo espacio-temporal, y los dos puntos representan una distancia a recorrer, sin embargo, en teoría, un agujero de gusano podría conectar estos dos puntos al doblar ese plano para que los puntos se toquen. De esta manera, sería mucho más fácil atravesar la distancia ya que los dos puntos ahora se tocan.

"Si alguna vez se descubren agujeros de gusano, no serán del tipo que la ciencia ficción suele imaginar", dijo el profesor Dejan Stojkovic, cosmólogo de la Universidad de Buffalo.

"Incluso si un agujero de gusano es transitable, la gente y las naves espaciales probablemente no pasarán a través de este. Siendo realistas, necesitarías una fuente de energía negativa para mantener abierto el agujero de gusano, y no sabemos cómo hacerlo. Para crear un enorme agujero de gusano estable, necesitas algo de magia".

Sin embargo, los agujeros de gusano, transitables o no, son un fenómeno teórico interesante para estudiar. Si bien no hay evidencia experimental de que estos pasadizos existan, son posibles, según la teoría.

"Son una solución legítima para las ecuaciones de Einstein", señaló el profesor Stojkovic.

La nueva técnica
El documento del profesor Stojkovic y su colega, el Dr. De-Chang Dai, de la Universidad de Yangzhou y la Universidad Case Western Reserve, se centra en cómo los astrónomos podrían buscar un agujero de gusano encontrando perturbaciones en el camino de S2, una estrella en órbita alrededor de Sagitario A*.

"Si tienes dos estrellas, una a cada lado del agujero de gusano, la estrella de nuestro lado debería sentir la influencia gravitacional de la estrella que está del otro lado. El flujo gravitacional pasará por el agujero de gusano", explicó el profesor Stojkovic.

"Entonces, si mapeas la órbita de una estrella alrededor de Sagitario A *, deberías poder ver desviaciones de esa órbita si hay un agujero de gusano allí con una estrella al otro lado".

Si bien las técnicas actuales aún no son lo suficientemente precisas como para revelar la presencia de un agujero de gusano, la recopilación de datos sobre S2 durante un período de tiempo más largo o el desarrollo de técnicas para rastrear su movimiento con mayor precisión haría posible tal determinación. Estos avances no están muy lejos y podrían ocurrir dentro de una o dos décadas.

"Si bien el nuevo método podría usarse para detectar un agujero de gusano, si es que hay uno allí, no probará estrictamente que hay un agujero de gusano", dijo el profesor Stojkovic.

Conclusiones
Cuando alcancemos la precisión necesaria en nuestras observaciones, podemos decir que un agujero de gusano es la explicación más probable si detectamos perturbaciones en la órbita de S2. Pero no podemos decir que 'Sí, esto definitivamente es un agujero de gusano'. Podría haber alguna otra explicación, algo más de nuestro lado que perturbe el movimiento de esta estrella.

Los físicos teóricos dicen que, aunque se centraron en los agujeros de gusano transitables, la técnica que se describe en el documento podría indicar la presencia de un agujero de gusano transitable o no transitable.

"Debido a que la gravedad es la curvatura del espacio-tiempo, los efectos de la gravedad se sienten en ambos lados de un agujero de gusano, ya sea que los objetos puedan pasar de un lado a otro o no", concluye diciendo el profesor Stojkovic.

Referencia del documento científico:
De-Chang Dai y Dejan Stojkovic. Observando un agujero de gusano. Phys.  Rev. D 100, 083513 - Publicado el 10 de octubre de 2019; doi: 10.1103 / PhysRevD.100.083513

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