¿Viajaremos alguna vez por atajos intergalácticos?

  • 28 marzo 2014
Agujero de gusano

El Universo es inmenso. Viajar a la velocidad de la luz a la estrella más cercana llevaría más de cuatro años.

¿Aventurarse al otro extremo de la galaxia? Más de 100.000 años.

¿Cuál es la solución para un intrépido viajero espacial?

Una opción es un atajo cósmico llamado agujero de gusano, un túnel que atraviesa el tejido espacio-temporal y que puede conectar los rincones más alejados del Universo.

Es la ruta elegida por muchos viajeros espaciales de ficción, incluidos los personajes de la película "Interestelar", dirigida por Christopher Nolan, que se estrenará próximamente en Estados Unidos.

Según los científicos, saltar a través de un agujero de gusano puede ser increíblemente difícil, pero todavía no está descartado.

¿Qué haría falta para hacerlo en el mundo real y qué es lo que lo impide ahora mismo?

Para entender cómo es un agujero de gusano, imagina el Universo como un plano bidimensional.

Haz dos agujeros en él y curva el plano a su alrededor formando dos embudos.

Une los extremos de los embudos y obtendrás un túnel similar a un agujero en el espacio tiempo (ver abajo).

Agujero de gusano
La ruta más larga en el espacio (línea rosa), y el atajo espacio-temporal (embudo azul).

Manipular el espacio de este modo hace que se pueda saltar en un extremo del túnel, hacer un viaje corto y salir en el otro extremo de la galaxia.

La entrada de uno de estos agujeros también actúa como ventana cósmica, lo que permitiría ver las estrellas del lado opuesto del Universo.

Esa es la teoría. ¿Pero qué dice la ciencia respecto a la posibilidad de esos viajes?

Albert Eistein
Albert Einstein describió estos fenómenos en 1935.

Los agujeros de gusano surgen de manera natural a partir de las ecuaciones que rigen la teoría de la relatividad general, la revolucionaria idea de Einstein que describe la gravedad como una deformación del espacio y el tiempo, que forma el llamado tejido espacio-temporal del Universo.

Einstein y Nathan Rosen publicaron un artículo en 1935 describiendo estos agujeros, que pasarían a llamarse puentes de Einstein-Rosen.

Sin embargo, se observó que estos curiosos fenómenos desaparecían con tanta rapidez que ni siquiera la luz podía atravesarlos.

Por lo tanto, resultaban inútiles para hacer viajes espaciales.

En los años 80, el astrónomo Carl Sagan estaba trabajando en su novela Contact (en la que se basó una película protagonizada por Jodie Foster), cuya heroína viaja a través del Universo.

Pidió ayuda al físico Kip Thorne para ver si había alguna forma científicamente correcta para que su personaje pudiera hacer el viaje.

Thorne se dio cuenta de que un agujero de gusano podía ser la mejor opción.

Kip Thorne
El trabajo del físico Kip Thorne (izquierda) inspiró la película "Interestelar".

No obstante, descubrió que, para que el agujero se mantuviese abierto, haría falta un extraño material llamado materia exótica.

Esta materia es rara porque tiene energía o masa negativa, lo que le permite actuar como una especie de antigravedad.

Si la Tierra tuviese masa negativa y se dejase caer una pelota sobre la superficie del plantea, se aceleraría hacia arriba, no hacia abajo.

Y lo que es más extraño: para golpear una pelota de tenis de masa negativa, no habría que darle con la raqueta, sino mover la raqueta hacia el lado opuesto.

Este tipo de comportamiento aparentemente ilógico es lo que permite que la materia exótica pueda evitar que se cierre un agujero espacio-temporal.

Agujero negro
Los científicos no descartan la posibilidad de atajos intergalácticos.

Aunque la energía negativa es un concepto extraño, las leyes de la física permiten su existencia.

En el vacío espacial, algunas pequeñas regiones espacio-temporales pueden estar llenas de energía negativa, rodeadas de regiones de energía positiva.

"Imagina que son como las olas de un océano", explica el físico Larry Ford de la Universidad Tufts, en Boston.

"Las curvas de las olas representarían áreas de energía negativa, mientras que los picos representarían áreas con energía positiva".

¿Pero esto es suficiente para abrir un agujero espacio-temporal? Puede que no.

Los físicos como Ford han encontrado unas reglas llamadas desigualdades cuánticas que determinan cuánta energía negativa se puede reunir en un lugar.

Si se acumula mucha energía negativa, esta solo puede existir en un espacio diminuto.

Y el suministro solo duraría un rato. Si se desea energía negativa a mayor escala, la cantidad acumulable es limitada.

Un agujero de gusano que sirviese para viajar por el espacio tendría que ser lo bastante grande y duradero para que una persona u objeto lo atravesase.

El problema es que, para tener un puente de Einstein-Rosen de esas características, se necesitaría más energía negativa de la que permiten las reglas.

Cosmos
Estros fenómenos permitirían viajar hacia galaxias vecinas.

E incluso si se pudiesen romper las reglas, haría falta una cantidad enorme: aproximadamente, se necesitaría la energía que el Sol produce a lo largo de 100 millones de años para crear un agujero de gusano del tamaño de un pomelo.

Nadie sabe cómo se podría acceder a tal cantidad de energía negativa, ni siquiera una civilización avanzada.

De todas formas, aunque la física nos dice que los agujeros de gusano atravesables son un fenómeno improbable, no se ha probado que sea imposible.

"Estamos bastante seguros de que las desigualdades cuánticas no permiten la existencia de agujeros de gusano macroscópicos que se puedan atravesar", afirma John Friedman, un físico de la Universidad de Wisconsin, Milwaukee, en Estados Unidos.

"Pero no es imposible".

Algunos físicos han especulado con otras formas de crear agujeros de gusano atravesables, pero casi todos se basan en ideas para las que no existen pruebas reales.

"Están cambiando las reglas del juego de una forma fundamental", explica Ford.

"Utilizan teorías de la gravedad distintas a la teoría de la relatividad general de Einstein, o materia extraña que, si bien no necesita energía negativa, es muy probable que no exista".

Agujero negro
Los agujeros negros también deforman el espacio-tiempo, pero sería un viaje solo de ida.

"O se basan en formas elaboradas de doblar el espacio y el tiempo que serían extremadamente complicadas en la realidad".

También podrían surgir pequeños agujeros de gusano a partir de la espuma cuántica, unos "derrames" de fluctuaciones del espacio-tiempo a escalas subatómicas aproximadamente mil cuatrillones de veces menores que el núcleo de un átomo de hidrógeno.

Dado que estos agujeros de gusano serían demasiado diminutos para que algo pudiera atravesarlos, habría que inyectarles energía negativa para ampliarlos.

Sin embargo, los físicos necesitan una teoría de la gravedad cuántica, todavía no desarrollada, para comprender plenamente lo que ocurre a escalas tan pequeñas, y hasta que no exista esa teoría, los agujeros de gusano a nivel de espuma cuántica también son improbables.

"Con lo que sabemos en la actualidad, no veo cómo se podría crear un agujero de gusano atravesable", admite Ford.

Pero eso no hará que los físicos dejen de explorar la posibilidad.

Por el momento, si estás planeando un viaje interestelar, sería recomendable que lleves un buen libro.

Podría ser un viaje muy largo.

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