Agujero de gusano de Schwarzschild. Crédito: Allen McCloud.
Entonces, ¿volvemos al punto de partida? En realidad, no. Puede haber una manera de superar estas dificultades. Todos los agujeros de gusano imaginados hasta hace poco tiempo atrás asumen que la teoría de gravedad de Einstein es correcta. De hecho, es improbable que este sea el caso. Para comenzar, la teoría deja de funcionar en el núcleo de un agujero negro, así como también en el comienzo del tiempo en el Big Bang. También, la teoría cuántica, que describe el mundo microscópico de los átomos, es incompatible con la relatividad general. Dado que la teoría cuántica es tan exitosa –explicando todo, desde por qué el piso es sólido hasta cómo brilla el Sol-, muchos investigadores creen que la teoría de la gravedad de Einstein debe ser una aproximación de una teoría más profunda.
Un mundo más allá de Einstein
Una pista de cómo podría ser una teoría más profunda llegó en 1921. Theodor Kaluza y Oskar Klein fueron inspirados por el éxito de Einstein en demostrar que la gravedad es la curvatura de un ‘tejido’ formado por la unión de las tres dimensiones del espacio y el tiempo. Ellos demostraron que tanto la gravedad como la fuerza electromagnética podrían ser explicadas por la curvatura de un espacio-tiempo de cinco dimensiones. Más recientemente, los partidarios de lateoría de cuerdas afirman que las cuatro fuerzas fundamentales podrían ser explicadas por la curvatura de un espacio-tiempo de diez dimensiones.
Esencialmente, cuando el espacio-tiempo tiene más de cuatro dimensiones, pueden no aplicar los teoremas que prohíben un agujero de gusano a menos que se mantenga abierto por energía negativa. En 2002, Kirill Bronnikov del Centro de Gravitación y Metrología Fundamental en Moscú, Rusia, y Sung-Won Kim de la Universidad Ewha Womans en Seúl, Corea del Sur, plantearon la posibilidad de que un agujero de gusano exista sin la necesidad de materia exótica. Descubrieron una gran cantidad de soluciones para los agujeros de gusano en una de las versiones populares de la gravedad en un mundo brana, que describe nuestro mundo como una isla de cuatro dimensiones o “membrana” flotando en dimensiones superiores. “No se necesita materia imaginaria, y los agujeros de gusano pueden tener un tamaño arbitrario”, dice Bronnikov.
Sin embargo, es muy difícil trabajar con estas teorías de la gravedad con una cantidad de dimensiones mayor. Aquí entran Kleihaus y sus colegas Jutta Kunz, también de la Universidad de Oldenburg, y Panagiota Kanti de la Universidad de Ioánina en Grecia. Recientemente han estado explorando las hipotéticas, pero posibles extensiones de la teoría de la gravedad de Einstein que son más fáciles de manejar. El más simple de estos marcos teóricos es conocido por el nombre de teoría dilatónica de Einstein-Gauss-Bonnet (o teoría DEGB).
Si las dimensiones extra de las teorías con muchas dimensiones están enrolladas a escalas muy pequeñas, o “compactadas”, esto explicaría por qué no las experimentamos directamente. El proceso de compactación de las seis dimensiones extra de la teoría de cuerdas crea varios campos de fuerza nuevos, tales como el campo dilatónico. De la misma manera en que la relatividad general describe la gravedad como la curvatura del espacio, la gravedad de la teoría DEGB depende de la curvatura más la curvatura elevada a una potencia mayor.
Usando este término adicional en las ecuaciones gravitacionales, Kleihaus y sus colegas han descubierto una solución para un agujero de gusano. No necesita material hecho de energía negativa para mantenerse abierto, o, de hecho, ningún tipo de materia.
Otros investigadores acogen los hallazgos, pero con cautela. “Pienso que es bastante importante y hace más probable la idea de los agujeros de gusano transitables”, dice Aurélien Barrau del Laboratorio de Física Subatómica y Cosmología en Grenoble, Francia. “Incluso si no se necesita materia exótica, todavía se basa en ideas muy especulativas”.
Al tomar en conjunto los trabajos de Bronnikov y Kim, parece que los agujeros de gusano son reales en el menú de posibilidades astrofísicas en un mundo post-Einstein. Sorprendentemente, los agujeros negros que el equipo de Kleihaus prevé son del tipo que conecta dos regiones en universos separados. Lo que parecía sólo una curiosidad exótica en los días de Einstein no es el caso ahora. La aparición de la teoría de cuerdas ha llevado a algunos teóricos a especular que nuestro universo con sus tres dimensiones espaciales es un universo de 3 branas que flota en un espacio con más dimensiones. Pero allí fuera podría haber otros universos de 4, 5 branas y así sucesivamente. De pronto, un agujero de gusano que conecta universos diferentes es una posibilidad emocionante.
¿Podrían tales agujeros de gusano existir allí fuera en el espacio? Es muy posible. Se sugirió que las fluctuaciones cuánticas transformarían el tejido suavemente ondulado del espacio-tiempo en un rango cercano en una masa hirviente de formas complejas, conocida como espuma cuántica. Según este escenario, aparecerían y desaparecerían en un instante agujeros de gusano extremadamente pequeños con diferentes topologías.
Sin embargo, hay un proceso natural que podría haber ampliado estos agujeros de gusano, haciéndolos lo suficientemente grandes para viajar a través de ellos. Se piensa que la inflación, como la llamamos, operó en la primera fracción de segundo de la existencia del Universo, provocando que aumentara enormemente su tamaño y a una velocidad impresionante. “Al mismo tiempo, podría haber inflado los pequeños agujeros de gusano que componen el tejido de espacio sub-microscópico”, dice Kleihaus.
Fuente: Cosmo Noticias - New Scientist
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