Agujeros de Gusano (WormHoles)
Xavier Amador
Ultima actualización: 20/12/02

• MOTIVACIÓN

Especulación ?  Si.   Ciencia Ficción?   Quién sabe!   Para motivarnos recordemos que desde que el Hubble fue arreglado nos ha brindado una serie de fotos en las cuales se muestra una "clara" evidencia de que allá afuera realmente existen unos objetos cuyo comportamiento astrofísico observable es muy similar al descrito por las teorías actuales de Agujeros Negros [AN];   diferentes satélites de rayos gamma y rayos X, la técnica de interferometria con radiotelescopios, han confirmado de que existen estos objetos en el centro de muchísimas galaxias activas (por ejemplo, la "bestia" en M87 !) que exhiben todas las caracteristicas atribuibles a los AN !  Resulta entonces un poco difícil (aunque no imposible) sostener una postura contraria a aquella apoyada por la evidencia observacional.    Lo que aun nadie sabe es cuál podría ser su estructura interna, por lo que se desconoce si tales objetos pueden ser descritos por la teoría de AN con o sin singularidad o por la teoría de Agujeros de Gusano o por la teoría de Estrellas de Bosones o GravaStar o cualquier otra teoría alternativa!   En este breve artículo divulgativo se hablará sobre los hipotéticos Agujeros de Gusano.

• INTRODUCCIÓN  HISTÓRICA

El concepto de AGUJERO DE GUSANO [AG] se origina con los trabajos de Einstein y Nathan Rosen (1935).   La idea general es la sig.:  debido a que se considera que las partículas son entes físicos sin dimensiones  (entes puntuales, que se comportan como "puntos" matemáticos), cuando uno mide las propiedades de las mismas en el mismo sitio que ocupan, lo único que se obtienen son cantidades infinitas.   A  Einstein le molestaba esto y postuló junto con Rosen de que las particulas en realidad eran una "deformación" del espacio, una "compuerta" hacia otras locaciones del espacio-tiempo, a la cual se le llamo luego PUENTE DE EINSTEIN-ROSEN [PER];   hoy dia se sabe que lo que ellos postularon no era más que "AG microscópicos".   Tal idea no prospero sino hasta 1957 cuando John Archibald Wheeler retoma el tema e introduce el nombre de AG para designar al PER (fue también Wheeler el que le dio el nombre a los Hoyos Negros !);  sin embargo, el concepto era demasiado "fantástico" y muy pocos investigaban este tipo de cosas.   Ademas, resultaba muy difícil investigar, en teoría, cuales distribuciones de materia/energía era capaces de producir AGs sin que estos degeneraran, o se convirtieran (por inestabilidad)  en AN.

Fueron  M. S. Morris y Kip Thorne (1988) quienes retomaron la idea y para su estudio adoptaron otra estrategia: en lugar de estudiar las diferentes distribuciones de materia para ver cual generaba una "curvatura" en el espacio lo suficientemente buena como para que se fromaran posibles AG, estudiaron las condiciones matemáticas necesarias para la formacion de un AG y luego con dicha informacion se pusieron a buscar las propiedades que debe tener una "distribucion de materia COMPATIBLE" con la existencia de un AG.   Lo que encontraron fue realmente interesante!   Para que se forme un AG, la materia que debe producir tal distorción en el espacio-tiempo  debe tener ENERGIA NEGATIVA !!!    Este es un concepto extraño en Física, puesto que casi siempre se trabaja con entes con energia (propia) positiva;  sin embargo, se ha demostrado  experimentalmente que SI EXISTEN distribuciones de materia/campos con energia (propia) negativa (en el Efecto Casimir, en el efecto de Squeezed Electromagnetic Vacuum),  aun cuando tales distribuciones se han observado sólo a una escala microscopica!   Lo que no se sabe aun es si existe la posibilidad de llevar a un escala macroscópica tales distribuciones y utilizarlas como "semilla" para producir AGs !

Que tienen en comun un AN y AG ? 
Como se mencionó  en el articulo "Agujeros Negros"  existen 5 tipos de AN.  Casi sin excepción la literatura popular sobre Astronomía nos habla solo sobre los AN de Schwarchild [ANS],  el cual representa el caso idealizado más simple de lo que es un AN.  Sin embargo, se cree que en el mundo real los AN que deberían existir son del tipo Kerr-Newman [ANK-N], es decir, AN que giran.   Matemáticamente, un ANS posee una singularidad puntual, es decir, todo lo que cae en este tipo de AN se "dirige", por decirlo de alguna manera, hacia un pto. de infinita densidad de materia/energia, del cual no se puede escapar;  en otras palabras, no se puede construir [suponiendo claro que algún día fuese posible la  INGENIERÍA GRAVITACIONAL ! ] un AG usando un ANS.  En cambio, los de ANK-N poseen una sigularidad en forma de anillo y es posible para una particula "cruzar"  el AN a través de anillo de singularidad,  por lo que este tipo de AN sería,  en principio, un AG para dicha particula.   Sin embargo, se argumenta que un "viajero" no puede utilizar un AN de este tipo como una "compuerta", porque las fuerzas gravitacionales destrozarían a cualquier nave espacial que intente atravezarlo, por lo tanto no pueden utilizarse para "viajar a traves de ellos".   En resumen, los AN no son buenos AG debido a que poseen singularidades.    Si  los AG existen en el Universo de forma natural, éstos no deben poseer ningun tipo de singularidades en su interior.

Hoy en dia los AG son llamados Euclidean Wormholes (los cuales se cree que no pueden existir en la naturaleza) y  Lorentzian Wormholes  [LW, que si podrían existir en el Universo] y, por sus propiedades matemáticas, se han clasificado segun el sig. esquema:

Una de las propiedades interesantes de un LW,  que le permite ser utilizado [obviamente esto es sólo teoría!] como una "maquina del tiempo" es la sig.: el tiempo no necesariamente es el mismo a la "entrada" y a la "salida" de un LW, es decir, el tiempo puede transcurrir "más rápido" en un lado del LW que en el otro !    Tocaremos la problemática de "viajar en el tiempo" en otro artículo.

A donde conduce un LW ?
La "salida" de un LWA puede (si el fenomeno ocurre de manera natural) conducir a cualquier parte ya sea de nuestro Universo, ya sea de "otro" Universo, dependiendo si el LWA es inter o intra-universal... la parte intrigante está en investigar si es posible controlar a un LWA de tal manera que la "salida" se encuentre en el sitio que nos plazca!

Cuales son los efectos gravitacionales que sufriria un viajero que quiera atravesar un LWA ?
El tema aun se encuentra bajo investigación por los teóricos.   Pero, cualesquiera que sean,  deben ser lo suficientemente benignos como para permitir que el viajero no muera.

Que tipo de materia con energia negativa se necesita para crear un LWA y Como interaccionaria con la materia normal de un viajero potencial ? 
El tema aun se encuentra bajo investigación por los teóricos.  

Pueden conducirnos los LWA  a "otro" Universo ?  
El concepto formal de la existencia de "otro" Universo nos viene de varias áreas de investigación (recordemos que todavía no nos hemos salido del carácter especulativo de todas estas cosas!):    Cosmología Cuántica , Cosmologías basadas en escenarios de BRANE-WORLDs , algunos Modelos Inflacionarios del Universo.   Según las mismas es posible la existencia de otros sub-universos inmersos en un SUPER-UNIVERSO cuyas características aun son desconocidas.  Tales sub-universos podrian estar conectados mediante AGs,  o tambien es posible que un sub-universo origine a través de un AN a  un  SUB-UNIVERSO BEBE (Alan Guth, Astronomy, Julio 1997).  Asi el SUPERUNIVERSO puede estar formado por una red infinita de subuniversos interconectados entre si por AGs !!!