Ilustración artística de una nave espacial que pasa a través de un agujero de gusano a una galaxia distante. Crédito de la imagen: NASA. Click para agrandar.
Escuche la entrevista: Agujeros de gusano inverosímiles (4.5 mb)
O suscríbase al Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Ahora, he visto mi parte de episodios de Star Trek. ¿Qué tan bien me ha preparado para la comprensión científica real de un agujero de gusano?
Dr. Stephen Hsu: En Star Trek, en realidad no usan agujeros de gusano, pero tal vez el mejor tratamiento en ciencia ficción para agujeros de gusano fue en la película Contacto, que se basa en un libro de Carl Sagan. E históricamente, cuando Sagan estaba escribiendo la novela, Sagan era profesor de astronomía, se contactó con un experto en relatividad general, un tipo llamado Kip Thorne, en Caltech, y quería asegurarse de que la forma en que se trataban los agujeros de gusano en Contact era realmente cerca de ser científicamente correcto como sea posible. Y eso en realidad estimuló a Thorne a investigar mucho sobre los agujeros de gusano. Nuestro trabajo es en realidad una extensión de las cosas que hizo.
Fraser: Entonces, si quisieras construir un agujero de gusano, en teoría, ¿qué harías?
Hsu: Debes tener un tipo de materia muy rara o exótica y esa materia debe tener una presión muy negativa. Resulta que para estabilizar la garganta o el tubo del agujero de gusano se necesita materia muy extraña y nuestro trabajo tiene que ver con la posibilidad de que ese tipo de materia sea en modelos de física de partículas.
Fraser: Digamos que construyes una lágrima en el espacio-tiempo y la llenas de materia exótica para mantenerla abierta, y luego puedes mover los dos puntos finales del agujero de gusano alrededor del Universo y se conectarían tanto en el espacio como en el tiempo.
Hsu: Pero en algunas historias de ciencia ficción postulan que solo quedan algunos agujeros de gusano del Big Bang, y simplemente descubriríamos uno y comenzaríamos a usarlo. Pero el modelo constructivo es que los humanos, o alguna civilización alienígena, en realidad construyen los suyos, y en ese caso los dos extremos del agujero de gusano probablemente estén bastante juntos al principio, pero luego los separas.
Fraser: ¿Dónde te ha llevado tu investigación a mirar los agujeros de gusano?
Hsu: Estábamos estudiando restricciones fundamentales sobre algo llamado "ecuación de estado de la materia": qué propiedades, como la presión o la densidad de energía, puede tener la materia. Encontramos algunas restricciones muy fuertes, y resulta que esas restricciones son muy negativas para la posibilidad de construir un agujero de gusano.
Fraser: ¿Qué efecto tendrán en el agujero de gusano?
Hsu: Para obtener la materia exótica muy extraña que mencioné antes con una presión muy negativa, resulta que las ecuaciones muestran que cuando se fuerza la presión a ser tan negativa, siempre hay algún modo inestable en el asunto, lo que significa que si usted fuera Para golpear su aparato, es posible que la materia exótica, que está estabilizando el agujero de gusano, se colapse en un montón de fotos o algo así.
Fraser: ¿Se trata de no golpear su aparato, o es teóricamente imposible llegar a un punto estable?
Hsu: Diría que es teóricamente imposible construir materia clásica que sea estable y pueda estabilizar un agujero de gusano. Puede preguntar, bueno, tal vez evite golpear la cosa, pero si enviara a una persona a través del agujero de gusano, eso en sí mismo proporcionaría una protuberancia y muy probablemente haría que todo se derrumbara.
Fraser: Digamos que no quisiste enviar personas, solo querías alguna forma de enviar información, hablando en el tiempo.
Hsu: Eso no está excluido. Resulta que las restricciones que derivamos tienen que ver con la materia en la que los efectos cuánticos son relativamente pequeños. Si tiene una materia en la que los efectos cuánticos son muy grandes, aún podría tener un agujero de gusano estable. El agujero de gusano en sí sería borroso de una manera cuántica. El tubo del agujero de gusano fluctuaría como un estado cuántico. Ahora, eso no le impide enviar un mensaje en el tiempo; Puede que tenga que intentar enviar el mensaje muchas veces para que llegue a donde quiere que vaya. Pero, quizás aún puedas enviar un mensaje. Enviar a una persona puede ser peligroso si el agujero de gusano está fluctuando porque la persona puede terminar en el lugar equivocado o en el momento equivocado.
Fraser: Escuché estimaciones de que construir un agujero de gusano requeriría más energía que todo el Universo. ¿Tienes algún tipo de cálculo al respecto?
Hsu: Nuestros cálculos no necesariamente muestran eso. Se necesita una tremenda cantidad de densidad de energía para crear un agujero de gusano que sea lo suficientemente grande como para que un humano pueda pasar. Pero, generalmente considerando este tipo de problema, asumes que cualquier civilización que esté tratando de hacer esto tiene tecnología arbitrariamente avanzada. Lo que estamos tratando de entender es si existe una limitación que no proviene de la tecnología sino de las leyes fundamentales de la física.
Fraser: ¿Y a dónde te llevará tu investigación a partir de ahora? ¿Hay algo de lo que todavía no estés seguro?
Hsu: Nuestro resultado tiene que ver principalmente con los agujeros de gusano clásicos, o agujeros de gusano cuyo espacio-tiempo no es muy mecánico cuántico, y todavía estamos interesados en ver si podemos extender nuestros resultados para cubrir los agujeros de gusano en los que el espacio-tiempo es difuso.
Fraser: Hay un nuevo trabajo sobre la energía oscura donde dicen que el efecto de la energía oscura parece estar ocurriendo en el Universo, que se está acelerando. O hay una nueva forma de energía que no se ha visto antes, o tal vez es un colapso en las teorías de Einstein a gran nivel. Si parte de ese trabajo comienza a mostrar que tal vez la relatividad de Einstein no sea capaz de explicarlo a un nivel más amplio, ¿tendrá una implicación en la comprensión clásica de lo que es un agujero de gusano?
Hsu: En el contexto de la energía oscura, dado que es algo que afecta la estructura a gran escala del Universo, el comportamiento del Universo en escalas de longitud de megaparsecs, siempre es posible que la Relatividad General como teoría se modifique a distancias muy grandes y porque no hemos podido probarlo en esas distancias. Por lo tanto, siempre es posible que las conclusiones que obtenga de la Relatividad simplemente no sean aplicables. En nuestro caso, la escala de longitud sobre la cual estamos usando la Relatividad General es del tamaño de un humano. Por lo tanto, sería algo sorprendente si la Relatividad general se desmoronara a esas escalas de longitud, aunque es posible.
Fraser: Entonces, es más pequeño lo que estás viendo. Todavía explica las cosas bastante bien a esta escala.
Hsu: Correcto, hay pruebas experimentales más fuertes de relatividad general, o al menos la gravedad newtoniana, en escalas de metros de longitud que en megaparsecs. Así que estamos un poco más seguros de que la formulación matemática de la gravedad que estamos usando es correcta.
Fraser: Si quisiera atravesar el Universo bastante rápido, debería mirar quizás la unidad warp, o tal vez simplemente moverme en el espacio regular.
Hsu: Soy un gran fanático de la ciencia ficción, y lo he sido desde que era un niño, pero como científico, debo decir que parece que nuestro Universo parece no estar construido de una manera muy conveniente para los humanos. de estrella a estrella. Y la ciencia ficción que terminamos quedando cerca de nuestro Sol, pero hacemos cosas increíbles con la bioingeniería o la tecnología de la información o A.I. parece más probable que sea realizable con nuestras leyes físicas, que Star Trek.
