Una nueva teoría brutal sugiere que los agujeros de gusano, o portales entre agujeros negros, pueden ser estables después de todo.
Los resultados contradicen las predicciones anteriores de que estos hipotéticos atajos en el espacio-tiempo colapsarán instantáneamente.
El cambio radical se produce debido a ligeras diferencias en matemáticas La relatividad, que se utiliza para describir tales agujeros de gusano, termina cambiando drásticamente nuestra imagen general de cómo se comportan.
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juego de escalas
Primero, alguna información básica sobre cómo hacerlo. relatividad general Obras. La relatividad es como una máquina. Coloque ciertas cosas, por ejemplo, una masa o disposición de partículas, y la máquina escupe cómo se comportará ese grupo con el tiempo debido a gravedad. Todo en la relatividad general depende del movimiento en el espacio y el tiempo: las cosas comienzan en ciertas coordenadas físicas, se mueven y terminan en otras coordenadas.
Si bien las reglas de la relatividad general son inmutables, la teoría en sí proporciona una gran libertad para describir esas coordenadas matemáticamente. Los físicos llaman a estas diversas descripciones «escalas». Piense en la escala como diferentes formas de describir cómo llegó a la casa de su abuela para el Día de Acción de Gracias. Pueden ser direcciones de calles, latitud y longitud basadas en satélites o puntos de referencia escritos en un pañuelo. Tu escala es diferente en cada caso, pero no importa la escala que elijas, terminas con un gran festín.
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Del mismo modo, los físicos pueden usar diferentes métricas para describir la misma situación y, a veces, una métrica es más útil que otra, como comenzar con las direcciones de la calle, pero cambiar a un pañuelo para verificar si se encuentra en el punto de referencia correcto.
Extendiendo agujero negro
Cuando se trata de agujeros negros Y agujeros de gusano, hay algunas escalas posibles. La más común es la escala de Schwarzschild, donde se descubrieron por primera vez los agujeros negros. Pero la escala de Schwarzschild contiene algunas matemáticas poco ortodoxas. Esta escala se comporta mal a cierta distancia del agujero negro, una distancia conocida hoy como radio de Schwarzschild o horizonte de eventos.
Por «mala conducta» queremos decir que la escala se descompone por completo, ya no es capaz de distinguir entre diferentes puntos en el espacio y el tiempo. Pero otra escala, llamada escala de Eddington-Finkelstein, describe lo que les sucede a las partículas cuando alcanzan el horizonte de sucesos: pasan directamente a través del agujero negro y caen en el agujero negro, para no volver a ser vistas nunca más. ¿Qué tiene todo esto que ver con los agujeros de gusano? La forma más sencilla de construir un agujero de gusano es «expandir» la idea de un agujero negro en su forma inversa, un agujero blanco. Esta idea fue propuesta por primera vez por Albert Einstein y Nathan Rosen, razón por la cual los agujeros de gusano a veces se denominan «puentes de Einstein-Rosen». Mientras que los agujeros negros nunca dejan salir nada, los agujeros blancos nunca dejan entrar nada. Para hacer un agujero de gusano, solo tienes que tomar un agujero negro y un agujero blanco y unirlos. Singularidades (Puntos de densidades infinitas en sus centros). Esto crea un túnel a través Tiempo libre.
¿El resultado? Túnel extremadamente mal portado.
camino estrecho
Una vez que existe un agujero de gusano teórico, es perfectamente razonable preguntarse qué pasaría si alguien realmente intentara atravesarlo. Y ahí es donde entra el mecanismo de la relatividad general: dada esta (muy interesante) situación, ¿cómo se comportan las partículas? La respuesta estándar es que los agujeros de gusano son malos. Los agujeros blancos en sí son inestables (y probablemente ni siquiera existan), y las fuerzas extremas dentro del agujero de gusano obligan al agujero de gusano a expandirse y separarse como una goma elástica en el momento en que se forma. ¿Y si intentas enviar algo? Bueno, buena suerte.
Pero Einstein y Rosen construyeron su agujero de gusano con la escala habitual de Schwarzschild, y la mayoría de los análisis de agujeros de gusano utilizan la misma escala. Entonces, el físico Pascal Quirin de la École Normale Superior de Lyon en Francia intentó otra cosa: usar la escala de Eddington-Finkelstein en su lugar. Su artículo, descrito en octubre en la base de datos de preimpresión arXiv, que se publicará en un próximo número de Modern Physics D.
Koiran descubrió que usando la escala de Eddington-Finkelstein, podía rastrear fácilmente el camino de la partícula a través de un hipotético agujero de gusano. Descubrió que una partícula puede cruzar el horizonte de eventos, entrar en un túnel de agujero de gusano y escapar por el otro lado, todo en una cantidad de tiempo finita. La escala de Eddington-Finkelstein no ofendió en ningún punto de este camino.
¿Significa esto que los puentes Einstein-Rosen son estables? no exactamente. La relatividad general solo nos habla del comportamiento de la gravedad, no de otras fuerzas de la naturaleza. La termodinámica, que es la teoría de cómo funcionan el calor y la energía, por ejemplo, nos dice que los agujeros blancos son inestables. Y si los físicos intentan fabricar la combinación de un agujero negro y un agujero blanco en el universo real utilizando materiales reales, otras matemáticas indican que las densidades de energía romperán todo.
Sin embargo, el resultado de Quiran sigue siendo interesante porque indica que los agujeros de gusano no son tan catastróficos como aparecieron por primera vez, y que puede haber caminos estables a través de túneles de agujeros de gusano, lo que la relatividad general permite por completo.
Si tan solo pudieran llevarnos a la abuela más rápido.
Publicado originalmente en Live Science.
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