Los Tipos De Agujeros De Gusano Y Los Misterios Más Intrigantes

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    Los Agujeros De Gusano, son también conocidos como puente de Einstein-Rosen. Algunas traducciones españolas también los mencionan como agujero de lombriz. Este agujero lleva este nombre, ya que se trata de una hipotética característica topológica de un espacio-tiempo, descrita en las ecuaciones de la relatividad general, que esencialmente consiste en un atajo a través del espacio y el tiempo.

    El agujero de gusano tiene al menos dos extremos conectados a una única garganta. A través de estos extremos, se afirma que podría desplazarse algún tipo de materia. En la actualidad, aun no se ha encontrado ningún tipo de evidencia de que el espacio-tiempo conocido contenga estructuras de este tipo, por lo que en la actualidad es solo una posibilidad teórica en la ciencia.

    Por otra parte, cuando una estrella supergigante roja explota, arroja materia al exterior, de modo que acaba siendo de un tamaño inferior y se convierte en una estrella de neutrones. Sin embargo, también puede suceder que se comprima tanto, que absorba su propia energía en su interior y desaparezca dejando un agujero negro en el lugar que ocupaba anteriormente. Esta clase de agujero tendría una gravedad tan grande que ni siquiera la radiación electromagnética podría escapar de su interior.

    Según los estudios, el agujero de gusano estaría rodeado por una frontera esférica que es llamada horizonte de sucesos. La luz traspasaría esta frontera para entrar, pero no podría salir, por lo que el agujero visto desde grandes distancias debería ser completamente negro. Por otra parte, Stephen Hawking postuló que ciertos efectos cuánticos generarían la llamada radiación de Hawking.

    El interior de un Agujero De Gusano

    Los astrofísicos tienen sus propias conjeturas sobre lo que podría ser el interior de un agujero negro. Conforme a lo que indican, en ellos se forman como una especie de cono sin fondo. En el año 1994, el telescopio espacial Hubble detectó la presencia de uno muy denso en el centro de la galaxia elíptica M87. Ya que la alta aceleración de gases en esa región indica que debe de haber un objeto 3500 millones de veces más masivo que el Sol. Por último, se indica que este agujero terminará por absorber a la galaxia entera. ​

    Quien hizo la primera advertencia sobre la existencia de agujeros de gusano, fue el austríaco Ludwig Flamm, en el año 1916. Conforme a esto, la hipótesis del agujero de gusano es una actualización de la decimonónica teoría de una cuarta dimensión espacial que suponía —por ejemplo—, dado un cuerpo toroidal en el que se podían encontrar las tres dimensiones espaciales comúnmente perceptibles, una cuarta dimensión espacial que abreviara las distancias y, de esa manera, los tiempos de viaje.

    Entre las nociones, la inicial fue planteada de manera más científica en 1921 por el matemático alemán Hermann Weyl, sin embargo, no usó el término “agujero de gusano”. El gran estudioso matemático se refería a ellos como “tubos unidimensionales”. Este nombre fue otorgado cuando se relacionaron los análisis de la masa en términos de la energía de un campo electromagnético ​ con la teoría de la relatividad de Albert Einstein publicada en 1916.

    Actualmente, existe una teoría que denominada como la teoría de cuerdas, que admite la existencia de más de tres dimensiones espaciales. Sin embargo esas dimensiones extras, estarían compactadas a escalas subatómicas. Así lo confirma la teoría de Kaluza-Klein. Además también muestra que al parecer resultaría ser muy difícil y hasta imposible, aprovecharlas para emprender viajes a través del espacio y el tiempo.

    ¿Por qué se le llama agujero de gusano?

    Este fenómeno lleva el particular nombre de agujero de gusano, debido a su posible funcionamiento. Tal terminología fue introducida por el físico teórico estadounidense John Wheeler en 1957. Este físico se inspiró en la obra de Weyl, un artículo de 1957 co-escrito con Charles Misner.

    Lo que describía el escrito, obliga a considerar situaciones donde hay un flujo neto de líneas de fuerza, a través de lo que los topólogos llamarían “descomposición toroidal” del espacio con múltiples conexiones. Esto que además, los físicos tal vez podrían excusarse para denominar más vívidamente un “agujero de gusano”.

    Pero en resumen, evidentemente el nombre proviene de una analogía que fue usada para explicar el fenómeno. Es decir, que si el Universo es la piel de una manzana y un gusano viaja sobre su superficie, la distancia de un punto de la manzana a su antípoda es igual a la mitad de la circunferencia de la manzana, siempre que el gusano permanezca sobre la superficie de esta.

    Aunque si, en lugar de esto, el gusano cavara un agujero directamente a través de la manzana, la distancia que tendría que recorrer, sería considerablemente menor. Esto resulta porque la distancia más cercana entre dos puntos es una línea recta que une a ambos.

    Definición topológica

    El agujero de gusano, en su definición topológica no resulta intuitiva. Se dice que en una región compacta del espacio-tiempo, existe un agujero de gusano cuando su conjunto frontera es trivial desde el punto de vista topológico. Sin embargo, su interior no es simplemente conexo. Formalizar esta idea conduce a distintas definiciones que han sido elaboradas por los científicos especialistas del astro.

    En realidad, un agujero de gusano es lo que todo ser humano ha querido aventurar. La razón de esto, es que se dice que a través de él se puede viajar en el espacio desde un punto a otro, a una velocidad muchísimo mayor que la velocidad de la luz.

    Conforme a lo que explica la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, se indaga que este acontecimiento es posible matemáticamente. Se está estudiando si existe la probabilidad, no solo de viajar en el espacio, sino también por el tiempo, pero en este último caso sería un viaje únicamente hacia el futuro, ya que de viajar al pasado el mismo viajero podría dejar de existir.

    Función del agujero de gusano

    La función de este agujero de gusano, tiene que ver con el mismo nombre que lleva ya que en realidad, tiene la apariencia de un gusano al atravesar la manzana, pero por dentro. Sería como una especie de vereda que se abre para reducir un largo camino, lo que se trataría de un atajo que trasladaría un objeto de un lugar a otro. La entrada del agujero de gusano, es un agujero negro.

    El agujero negro es uno de los enigmas que han concebido mayor expectación a nivel mundial. La razón de esto es porque según los estudiosos, al atravesarlos la fuerza gravitatoria es tan potente que no existiría posibilidad de que algún objeto pudiera evadir su atracción. Entonces, esto implica que la puerta de entrada, según el Stephen Hawking, puede decirse que no son completamente negras ya que hace algunas décadas pudo notar que emiten radiación.

    Howking sostiene que el campo gravitatorio genera una energía que determina la aparición de pares de partículas en el vacío circundante. Esto es lo que al parecer hará que el viaje sea una verdadera aventura con muchísimo peligro en el camino. Según un astrofísico de la Universidad Estatal de Ohio, Paul Sutter, los agujeros negros están conectados con los agujeros blancos, a través de un Agujero De Gusano.

    Esta conexión entre agujero negro, de gusano y blanco, quiere decir que para que existan los dos últimos, deben pasar estrictamente por los negros. Esto es porque como se explicó anteriormente, tendría una potente fuerza gravitacional y de atracción, con radiación que no se sabe todavía si los objetos o la misma luz podrían escapar de él.

    La prueba de su existencia

    De ninguna forma que no sea a través de cálculos matemáticos y científicos, se ha podido comprobar si existe algún agujero de gusano. Evidentemente se trata de un gran impedimento en cuanto a la potente radiación que hay en su posible entrada: el agujero negro. Por esta razón no ha podido comprobarse su existencia, es un campo demasiado riesgoso del cual nadie podría salir de él.

    De ocurrir un caso de que alguien o un objeto de investigación pudiera pasar a través de un agujero negro y entrar al agujero de gusano, las paredes del interior del túnel se acercarían unas a otras, aplastando al viajero o al objeto enviado para realizar los estudios. Aunque si logra sobrevivir a este portal, solo podría llegar al otro lado en caso de que se evite la destrucción del mismo túnel.

    El túnel del agujero de gusano, según lo que afirman los grandes estudiosos, solamente evitaría su propia destrucción con la existencia de una energía negativa. Esto es lo que lograría el impedimento de un colapso y así podría culminarse el recorrido del viajero, siendo expulsado finalmente por un agujero blanco.

    ¿Cómo se clasifica un agujero de gusano?

    No existe un único tipo de agujeros de gusano. De hecho, los del intrauniverso enlazan un enfoque de un universo, con otra perspectiva del mismo universo en un tiempo distinto. Un agujero de gusano debería poder vincular posiciones distantes en el universo por plegamientos espaciotemporales, de forma que consentiría viajar entre ellas en un tiempo menor que el que tomaría hacer el viaje a través del espacio normal.

    Los agujeros de gusano que coligan un universo con otro desigual, son los del interuniverso y se denominan agujeros de gusano de Schwarzschild. Esto es lo que consiente a la especulación sobre si tales agujeros de gusano, podrían usarse para viajar de un universo a otro paralelo. Otra aplicación de un agujero de gusano, podría ser el viaje en el tiempo. En este caso, se trataría de un atajo para desplazarse de un punto espaciotemporal a otro.

    Por otro lado, caracterizar los agujeros de gusano del interuniverso es más difícil. Por ejemplo, podemos imaginar un universo recién nacido conectado a su progenitor por un ombligo estrecho. Cabría considerar el ombligo como la garganta de un agujero de gusano, por la cual el espacio-tiempo está conectado.

    En cuanto a la teoría de cuerdas, un agujero de gusano es visto como la conexión entre dos D-branas. Se trata del lugar donde las bocas están asociadas a las branas y conectadas por un tubo de flujo. Se cree que los agujeros de gusano son una parte de la espuma cuántica o espaciotemporal.

    Otra clasificación

    Además de los agujeros negros de intrauniverso e interuniverso, también existen los agujeros de gusano euclídeos, que son estudiados en física de partículas. Por otra parte, los agujeros de gusano de Lorentz, principalmente son estudiados en relatividad general y en gravedad semiclásica.

    Entre los agujeros de gusano de Lorentz, destacan los agujeros de gusano atravesables, un tipo especial de agujero de gusano que permitiría a un ser humano viajar de un lado al otro del agujero, según las indagaciones y los distintos cálculos matemáticos realizados. Hasta el momento se ha teorizado sobre diferentes tipos de agujeros de gusano, principalmente como soluciones matemáticas a la cuestión.

    Tipos de agujeros de gusano

    Es indispensable mencionar al agujero de gusano de Schwarzschild, supuestamente este agujero es formado por un agujero negro de Schwarzschild, por esta razón llevan el mismo nombre. Sin embargo, este último se considera infranqueable. Por otro lado, existe otro tipo que supuestamente fue formado por un agujero negro de Reissner-Nordström o Kerr-Newman, resulta franqueable, pero en una sola dirección, y podría contener un agujero de gusano de Schwarzschild.

    Hay que mencionar también al agujero de gusano de Lorentz, que posee masa negativa y se estima franqueable en ambas direcciones (pasado y futuro).

    Agujeros de gusano de Schwarzschild

    Además de llevar el nombre de agujeros de gusano de Lorentz, también son conocidos como agujeros de gusano de Schwarzschild o puentes de Einstein-Rosen. Este tipo de agujeros son nexos que unen áreas de espacio que puede ser modeladas como soluciones de vacío en las ecuaciones de campo de Einstein por unión de un modelo de agujero negro y uno de agujero blanco.

    La solución de este agujero, fue hallada por Albert Einstein y su compañero Nathan Rosen, que publicó primero el resultado en 1935. Sin embargo, en 1962, John A. Wheeler y Robert W. Fuller publicaron un artículo en el que divulgaban la demostración de que este tipo de agujero de gusano es inestable y se desintegraría instantáneamente tan pronto como se formase.

    Mucho antes de que los problemas de estabilidad de los agujeros de gusano de Schwarzschild se hiciesen evidentes, se propuso que los cuásares podían ser agujeros blancos. De esta manera formaban las zonas terminales de los agujeros de gusano de este tipo. Sin embargo, investigaciones recientes descartan que los cuásares sean equiparables a los agujeros blancos.

    Es de destacar en este punto, que los agujeros de gusano de Schwarzschild fueron los que inspiraron a Kip Thorne a imaginar el tránsito por ellos. Esto se hizo mediante la sujeción de su garganta y su apertura por medio de materia exótica. Esta materia está compuesta de masa y energía negativas.

    Agujeros de gusano practicables

    Esta es otra tipología que emerge de los de Lorentz. Son los agujeros de gusano practicables, que también son llamados atravesables por su posible comportamiento. Según lo que indican los investigadores, estos tipos de agujeros de gusano permitirían viajar, no solo de una parte del universo a otra, sino incluso de un universo completo a otro. Los agujeros de gusano conectan dos puntos del espacio-tiempo.

    Dicha conexión es lo que al parecer permitiría el viaje, tanto en el espacio como en el tiempo. La teoría de la relatividad general, manifiesta la posibilidad de atravesar agujeros de gusano. Esta teoría fue demostrada por primera vez por Kip S. Thorne y su graduado Mike Morris en un artículo publicado en 1988 afirmaron la confirmación de estos importantes estudios para la ciencia e incluso para todos los terrestres.

    El estudio arrojó que el tipo de agujero de gusano atravesable que ellos descubrieron, se mantendría abierto por una especie de concha esférica de materia exótica denominada agujero de gusano de Morris-Thorne. Posteriormente, se han descubierto otros tipos de agujeros de gusano atravesables, como uno que se mantiene abierto por cuerdas cósmicas. Este último ya había sido hipotetizado antes por Matt Visser en un artículo publicado en 1989.

    Plausibilidad

    De los agujeros de gusano de Lorentz, se sabe que son posibles dentro de la relatividad general. Sin embargo, la posibilidad física de estas soluciones es incierta. De hecho, se desconoce si la teoría de la gravedad cuántica, que se obtiene al condensar la relatividad general con la mecánica cuántica, permitiría la existencia de estos fenómenos. La mayoría de las soluciones conocidas de la relatividad general que permiten la existencia de agujeros de gusano atravesados, requieren la existencia de materia extraña.

    La materia extraña es una sustancia teórica que contiene energía de densidad negativa. Por otra parte, no ha sido matemáticamente probado que este sea un requisito absoluto para este tipo agujeros de gusano atravesados ni se ha establecido que la materia exótica no puede existir.

    Conexión con otro universo paralelo

    Solo se puede lograr la conexión entre dos universos paralelos, con la ayuda de los agujeros de gusano que ya se han mencionado. Sin embargo, también resalta en este aspecto el universo de Reissner-Nordströmque. Se trata de una zona definida por dos horizontes de sucesos, en el que algunas dimensiones vectoriales evaluables aportan deducción que han sido esparcidas independiente a la orientación seleccionada.

    Esto es lo que puede aportar como posibilidad a la comunicación de los dos universos, gracias al vínculo del horizonte interno. Sin embargo, hipotéticamente cuando los agujeros de gusano se activan, es porque se ha accionado un portal que puede estar conectado con el hiperespacio. El principio de esto se usa para indagaciones sobre deslizamientos superlumínicos y que podrían deformar al tiempo y a la gravedad.

    De esta manera, estarían conectándose entonces estos dos puntos o bien, dos universos análogos. Sin embargo, aunque pueden existir porque matemáticamente está comprobada su posibilidad, nunca se ha visto uno ni ha podido comprobarse su existencia. Por lo menos empíricamente, aún no se sabe si existen agujeros de gusano.

    Existencia del túnel que conecta otro mundo

    Solo una solución a las ecuaciones de la relatividad general, conforme a lo encontrado por L. Flamm, es lo que podría hacer posible la existencia de un agujero de gusano. De esta manera se podría conectar a alguien o a un objeto enviado, con un mundo totalmente desconocido al nuestro. Esto se haría sin el requisito de tener una materia exótica. La materia exótica, se trata de una sustancia teórica que poseería una densidad de energía negativa.

    Tal materia aun no ha sido verificada. De hecho, muchos físicos, incluyendo a Stephen Hawking, consideran que a causa de las paradojas, un viaje en el tiempo a través de un agujero de gusano implicaría que existiera algo fundamental en las leyes de la física que impida tales fenómenos. Howking realiza estos análisis con su conjetura de protección cronológica.

    Al parecer en el año 2005, un físico israelí llamado Amos Ori, visualizó un agujero de gusano que permitía viajar en el tiempo sin requerir materia exótica. Según indica, este podría satisfacer todas las condiciones energéticas.

    Sin embargo, la estabilidad de esta solución también resulta ser incierta. Por esta razón, sigue sin quedar claro si se requeriría una precisión infinita para que se formase y permitiese el viaje en el tiempo. Tampoco queda lo suficientemente claro, si los efectos cuánticos protegerían la secuencia cronológica del tiempo en este caso.

    Métrica de los agujeros de gusano

    La métrica de los agujeros de gusano, trae consigo distintas teorías que describen la geometría del espacio-tiempo de un agujero de gusano y sirven de modelos teóricos para el viaje en el tiempo. Un tipo de métrica de agujero de gusano no atravesado es la solución de Schwarzschild.

    Viajes a través del tiempo

    Teóricamente, un agujero de gusano sí podría permitir viajar en el tiempo a través del espacio-tiempo. Esto podría llevarse a cabo, acelerando el extremo final de un agujero de gusano a una velocidad relativamente alta respecto de su otro extremo. La dilatación de tiempo relativista resultaría en una boca del agujero de gusano acelerada, envejeciendo más lentamente que la boca estacionaria.

    Según lo que podría ver un observador externo, podría verse de forma parecida a lo que se observa en la paradoja de los gemelos. Sin embargo, el tiempo pasa diferente a través del agujero de gusano respecto del exterior, por lo que los relojes sincronizados en cada boca permanecerán sincronizados para alguien viajando a través del agujero de gusano, sin importar cuánto se muevan las bocas.

    Esto podría traer como consecuencia que cualquier cosa que entre por la boca acelerada del agujero de gusano, podría salir por la boca estacionaria en un punto temporal anterior al de su entrada si la dilatación de tiempo ha sido suficiente. Supongamos que por ejemplo, dos relojes en ambas bocas muestran el año 2000 antes de acelerar una de las bocas y, tras acelerar una de las bocas hasta velocidades cercanas a la de la luz, juntamos ambas bocas.

    Luego de esto, la boca que acelera el reloj posiblemente marcaría el año 2017 y en la boca estacionaria marcaría el año 2013. De esta forma, un viajero que entrara por la boca acelerada en este momento saldría por la boca estacionaria cuando su reloj también marcara el año 2013, en la misma región del espacio pero cuatro años en el pasado.

    Máquina del tiempo

    La configuración de agujeros de gusano, antes explicada, permitiría a una partícula de la línea de universo del espacio-tiempo, formar un circuito espacio-temporal cerrado, conocido como curva cerrada de tipo tiempo. El curso a través de un agujero de gusano, a través de una curva cerrada de tipo tiempo, hace que un agujero de gusano tenga características de hueco temporal.

    Prácticamente, se considera imposible convertir a un agujero de gusano en una «máquina del tiempo» de este modo. Algunos análisis usando aproximaciones semiclásicas que incorporan efectos cuánticos en la relatividad general, son los que señalan que una retroalimentación de partículas virtuales circularían a través del agujero de gusano. Teniendo entonces una intensidad en continuo aumento.

    Esto podría destruir todo antes de que cualquier información pudiera atravesarlo, de acuerdo con lo que postula la conjetura de protección cronológica. Sin embargo también esto ha sido puesto en duda, sugiriendo que la radiación se dispersaría después de viajar a través del agujero de gusano, impidiendo así su acumulación infinita.

    Anillo Romano

    La descripción que se ha dado acerca del anillo romano, lo define como una configuración formada por más de un agujero de gusano. Este anillo parece permitir una línea de tiempo cerrado con agujeros de gusano estables, cuando es analizado bajo el prisma de la gravedad semiclásica. Por otra parte, sin una teoría completa de la gravedad cuántica, aún no se puede saber si dicha aproximación semiclásica es aplicable en este caso.

    Más rápido que la velocidad de la luz

    Los viajes a velocidades superiores a la de la luz, pueden determinarse a través del estudio de la relatividad especial, ya que sólo tiene aplicación localmente. No se sabe si los agujeros de gusano existen, pero de existir permitirían teóricamente el viaje superluminal. Este viaje es mucho más rápido que la luz. Además, asegura que la velocidad de la luz no es excedida localmente en ningún momento.

    Las velocidades son subluminales, cuando se viaja a través de un agujero de gusano. Se dice que son subluminales cuando están por debajo de la velocidad de la luz. Si dos puntos están conectados por un agujero de gusano, el tiempo que se tarda en atravesarlo sería menor que el tiempo que tarda un rayo de luz en hacer el viaje por el exterior del agujero de gusano. Sin embargo, un rayo de luz viajando a través del agujero de gusano siempre alcanzaría al viajero.

    Analógicamente, al rodear una montaña por el costado hasta el lado opuesto a la máxima velocidad, puede tomar más tiempo que cruzar por debajo de la montaña a través de un túnel a menor velocidad, ya que el recorrido es más corto. Por esta razón, de forma subatómica se hipotetiza la existencia de una espuma cuántica o de una espuma de espacio-tiempo, avanzando con la conjetura.

    Conforme a las hipótesis, hay la posibilidad de existencia de agujeros de gusano en la misma. Sin embargo, si estos existieran serían altamente inestables y solo se podrían estabilizar invirtiendo enormes cantidades de energía. Un ejemplo de cómo se podrían estabilizar los Agujeros De Gusano, es a través de aceleradores de partículas gigantescas que puedan crear un plasma de quarks-gluones.