Los físicos acaban de publicar instrucciones paso a paso para construir un agujero de gusano

Todo el mundo quiere un agujero de gusano. Quiero decir, ¿quién quiere molestarse en viajar por las largas y lentas rutas a través del universo, tardando decenas de miles de años sólo para llegar a otra aburrida estrella? No cuando puedes entrar en la abertura del agujero de gusano más cercano, dar un breve paseo y acabar en algún exótico rincón lejano del universo.

Sin embargo, hay una pequeña dificultad técnica: Los agujeros de gusano, que son curvas en el espacio-tiempo tan extremas que se forma un túnel de atajo, son catastróficamente inestables. En cuanto se envía un solo fotón por el agujero, se colapsa más rápido que la velocidad de la luz.

Pero un artículo reciente, publicado en la revista de preimpresión arXiv el 29 de julio, ha encontrado una manera de construir un agujero de gusano casi estable, uno que se colapsa pero lo suficientemente lento como para enviar mensajes -y potencialmente incluso cosas- por él antes de que se rompa. Todo lo que se necesita son un par de agujeros negros y unas cuantas cuerdas cósmicas infinitamente largas.

Fácil, fácil.

El problema de los agujeros de gusano

En principio, construir un agujero de gusano es bastante sencillo. Según la teoría de la relatividad general de Einstein, la masa y la energía deforman el tejido del espacio-tiempo. Y una determinada configuración especial de la materia y la energía permite la formación de un túnel, un atajo entre dos porciones del universo que, de otro modo, estarían distantes.

Relación: 8 formas de ver la teoría de la relatividad de Einstein en la vida real

Desgraciadamente, incluso sobre el papel, esos agujeros de gusano son fantásticamente inestables. Incluso un solo fotón que pase por el agujero de gusano desencadena una cascada catastrófica que destroza el agujero de gusano. Sin embargo, una buena dosis de masa negativa -sí, eso es materia pero con un peso opuesto- puede contrarrestar los efectos desestabilizadores de la materia regular que intenta pasar por el agujero de gusano, haciéndolo transitable.

Ok, la materia con masa negativa no existe, así que necesitamos un nuevo plan.

Empecemos por el propio agujero de gusano. Necesitamos una entrada y una salida. Es teóricamente posible conectar un agujero negro (una región del espacio donde nada puede escapar) con un agujero blanco (una región teórica del espacio donde nada puede entrar). Cuando estas dos extrañas criaturas se unen, forman una cosa nueva: un agujero de gusano. Así que puedes saltar a cualquiera de los dos extremos de este túnel y, en lugar de ser aplastado en el olvido, simplemente sales inofensivamente por el otro lado.

Oh, pero los agujeros blancos tampoco existen. Tío, esto se está poniendo complicado.

Cárgalo

Dado que los agujeros blancos no existen, necesitamos un nuevo plan. Afortunadamente, algunas matemáticas inteligentes revelan una posible respuesta: un agujero negro cargado. Los agujeros negros pueden llevar una carga eléctrica (no es común debido a la forma en que se forman naturalmente, pero tomaremos lo que podamos). El interior de un agujero negro cargado es un lugar extraño, con la singularidad normal en forma de punto de un agujero negro estirada y distorsionada, lo que le permite formar un puente hacia otro agujero negro con carga opuesta.

Voilá: un agujero de gusano, utilizando sólo cosas que podrían existir realmente.

Pero este agujero de gusano-vía-agujeros-negros-cargados tiene dos problemas. Uno, sigue siendo inestable, y si algo o alguien intenta realmente utilizarlo, se desmorona. El otro es que los dos agujeros negros con cargas opuestas se atraerán entre sí -tanto por fuerzas gravitacionales como eléctricas- y si se juntan sólo se obtiene un único agujero negro grande, con carga neutra y totalmente inútil.

Ponle un lazo cósmico

Así que para que todo esto funcione tenemos que asegurarnos de que los dos agujeros negros cargados se mantengan a una distancia segura el uno del otro, y asegurarnos de que el túnel del agujero de gusano pueda mantenerse abierto. Una posible solución: las cuerdas cósmicas.

Las cuerdas cósmicas son defectos teóricos, similares a las grietas que se forman cuando el hielo se congela, en el tejido del espacio-tiempo. Estos restos cósmicos se formaron en los primeros y embriagadores días de las primeras fracciones de segundo después del Big Bang. Son objetos verdaderamente exóticos, no más anchos que un protón pero con una sola pulgada de su longitud que supera el peso del Monte Everest. Nunca querrás encontrarte con uno, ya que te cortarían por la mitad como un sable láser cósmico, pero no tienes que preocuparte mucho ya que ni siquiera estamos seguros de que existan, y nunca hemos visto uno por ahí en el universo.

Aún así, no hay razón para que no puedan existir, así que son un juego justo.

Tienen otra propiedad muy útil cuando se trata de agujeros de gusano: una enorme tensión. En otras palabras, no les gusta nada que los empujen. Si enhebramos el agujero de gusano con una cuerda cósmica, y dejamos que la cuerda pase por los bordes exteriores de los agujeros negros y se extienda por ambos extremos hasta el infinito, entonces la tensión de la cuerda impide que los agujeros negros cargados se atraigan entre sí, manteniendo los dos extremos del agujero de gusano muy alejados el uno del otro. Esencialmente, los extremos distantes de la cuerda cósmica actúan como dos equipos opuestos de tira y afloja, reteniendo a los agujeros negros.

Calmar los temblores

Una cuerda cósmica resuelve uno de los problemas (mantener los extremos abiertos), pero no evita que el agujero de gusano en sí se colapse si realmente se utiliza. Así que vamos a meter otra cuerda cósmica, también enhebrando el agujero de gusano, pero también haciendo un bucle a través del espacio normal entre los dos agujeros negros.

Cuando las cuerdas cósmicas se cierran en un bucle, se agitan – mucho. Estas vibraciones agitan el propio tejido del espacio-tiempo a su alrededor, y cuando están bien sintonizadas, las vibraciones pueden hacer que la energía del espacio en su proximidad se vuelva negativa, actuando efectivamente como masa negativa dentro del agujero de gusano, estabilizándolo potencialmente.

Parece un poco complejo, pero en el reciente artículo, un equipo de físicos teóricos dio instrucciones paso a paso para construir precisamente un agujero de gusano de este tipo. No es una solución perfecta: Con el tiempo, las vibraciones inherentes a las cuerdas cósmicas -las mismas que podrían mantener el agujero de gusano abierto- alejan la energía, y por tanto la masa, de la cuerda, haciéndola cada vez más pequeña. Esencialmente, con el tiempo las cuerdas cósmicas se contonean hasta caer en el olvido, con el colapso completo del agujero de gusano no muy lejos. Pero el agujero de gusano unido puede permanecer estable el tiempo suficiente para permitir que los mensajes o incluso los objetos viajen por el túnel y realmente no mueran, lo cual es agradable.

But first we need to find some cosmic strings.

Paul M. Sutter is an astrophysicist at The Ohio State University, host of Ask a Spaceman and Space Radio, and author of Your Place in the Universe.

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Originally published on Live Science.