Los agujeros negros y los agujeros de gusano se han convertido durante mucho tiempo en un atributo familiar de muchas películas y series de televisión de ciencia ficción, en las que los viajeros espaciales los utilizan para viajar instantáneamente por el Universo. ¿Qué son los agujeros negros y los agujeros de gusano, qué tan plausible es viajar a través del tiempo y el espacio? ¿Qué increíble verdad se muestra en las películas de ciencia ficción? Así lo dijeron físicos rusos de las universidades del "Proyecto 5-100".
¿Qué es un agujero negro?
Los físicos llaman a un agujero negro una región del espacio-tiempo con una gravedad tan fuerte que ninguna materia, energía o información (incluida la luz) puede salir de esta región una vez que entra en ella. Un agujero negro está delimitado en el espacio por un horizonte de sucesos: el límite de un agujero negro, más allá del cual ningún objeto o radiación puede escapar. Por lo tanto, los observadores fuera del agujero negro no pueden obtener ninguna información sobre lo que sucede dentro de él.
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Según la relatividad general, la geometría de los agujeros negros se describe mediante las ecuaciones de Einstein, que vinculan la métrica del espacio-tiempo curvo con las propiedades de la materia que lo llena, y la gravedad es una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo, dijo un profesor del Instituto Educativo y Científico de Gravedad y Cosmología de la Universidad de la Amistad de los Pueblos de Rusia (Universidad RUDN) Kirill Bronnikov.
“Los científicos han descrito teóricamente muchas variedades de agujeros negros. Se diferencian por la presencia o ausencia de rotación, carga eléctrica y otros posibles parámetros. Se cree que los agujeros negros pueden surgir del colapso de estrellas bastante masivas en la etapa final de su evolución o de fluctuaciones de materia superdensa en el Universo temprano”, dijo.
Según él, es imposible ver un agujero negro, ya que un observador externo no puede recibir ninguna información directamente del horizonte de eventos. Por lo tanto, un agujero negro puede manifestarse solo indirectamente: por la curvatura de los rayos de luz que pasan cerca, por la radiación electromagnética de la materia circundante que cae en él, etc.
Los científicos aún no comprenden cuáles son las regiones internas de los agujeros negros, escondidas bajo el horizonte de eventos. Según la mayoría de los modelos de agujeros negros en relatividad general, deben tener "singularidades": puntos, líneas o superficies con valores infinitamente grandes de la curvatura del espacio-tiempo, así como la densidad y presión de la materia. Sin embargo, muchos investigadores creen que en realidad esto no puede ser.
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“Aquí nos enfrentamos al límite de aplicabilidad de nuestras ideas clásicas sobre el espacio-tiempo y entramos en el área desconocida de la teoría cuántica de la gravedad aún no construida”, señaló Kirill Bronnikov.
Habló sobre la posibilidad de la existencia de otro tipo de agujero negro, el llamado "universo negro". Desde fuera, puede parecerse a cualquier otro agujero negro. Sin embargo, un observador que ha penetrado en él, cruzando el horizonte de sucesos, no cae en una singularidad, sino en un nuevo universo en expansión.
Buscando agujeros negros
A principios de 2019 se completó el programa de observación del interferómetro espacial-terrestre Radioastron, con una resolución varios miles de veces superior a la del famoso Telescopio Espacial Hubble. "Radioastron" son unas pocas docenas de los radiotelescopios terrestres más potentes y un observatorio espacial, conectados con la ayuda de algoritmos especiales en una "placa" virtual con un diámetro mucho mayor que nuestro planeta.
El radioastrón permitió a los astrónomos rusos encontrar claras indicaciones observacionales de la existencia en el centro de la galaxia OJ287 en la constelación de Cáncer de un par de agujeros negros supermasivos que orbitan a poca distancia entre sí, dijo el jefe del laboratorio de investigación fundamental y aplicada de objetos relativistas en el Universo del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT).) Yuri Kovalev.
“Nuestras observaciones encajan bien con las predicciones del modelo binario de agujeros negros OJ287. En el futuro, utilizando el interferómetro del espacio terrestre de Millimetron, planeamos estudiar a longitudes de onda más cortas las sombras y la vecindad de los agujeros negros en nuestra y otras galaxias. También ayudará a probar la comprensión teórica de la existencia de otros objetos: "agujeros de gusano" ", dijo.
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Túneles a otras dimensiones
Los "agujeros de gusano" (el equivalente en inglés del nombre - agujeros de gusano o agujeros de gusano) son los objetos más intrigantes del Universo, sobre cuya existencia discuten los científicos. Se trata de configuraciones de espacio-tiempo en forma de una especie de túneles entre regiones distantes de nuestro Universo o incluso entre diferentes universos.
“Los agujeros de gusano son similares a los agujeros negros, ya que son objetos localizados con una gravedad y una curvatura del espacio suficientemente fuertes. Pero, a diferencia de los agujeros negros, no tienen una "trampa", un horizonte de eventos, por lo que teóricamente permiten no sólo la "entrada", sino también la "salida". Es decir, puedes revisarlos y regresar”, dijo Sergei Rubin, profesor de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI (NRNU MEPhI).
A pesar de que los agujeros de gusano no contradicen la relatividad general y son predichos por algunas teorías cosmológicas, los verdaderos candidatos para el papel de tales objetos aún se desconocen. Además, los agujeros de gusano implican una geometría espacio-tiempo muy atípica, que requiere materia con propiedades exóticas (por ejemplo, con densidad de energía negativa) para mantenerse.
“El descubrimiento de agujeros de gusano en la naturaleza o su creación en el laboratorio supondría una auténtica revolución en la física del espacio-tiempo”, subrayó el científico.
Sergei Rubin no comparte la confianza del astrónomo Heino Falke en que las imágenes recientes del agujero negro en el centro de la galaxia M87, obtenidas en el proyecto Event Horizons Telescope, puedan confirmar la existencia de túneles en la estructura del espacio-tiempo. Para las conclusiones finales, no hay suficiente precisión de medición.
Al mismo tiempo, las ideas teóricas sobre estos objetos ayudan a los científicos a comprender mejor la naturaleza del espacio-tiempo y la gravedad.
¿Cómo entrar en un agujero de gusano?
No todas las películas de ciencia ficción sobre túneles a otras dimensiones están lejos de las teorías científicas modernas, dice el profesor de la Universidad Federal Báltica Immanuel Kant (IKBFU) Artem Yurov.
“En la película Interstellar, la información sobre agujeros negros y espacios adicionales está en línea con las ideas científicas. Esto no es sorprendente, ya que el asesor científico de la película fue el físico de agujeros negros ganador del Premio Nobel Kip Thorne. Fue él quien dio nueva vida a la idea de la existencia de agujeros de gusano”, dijo.
Según Artem Yurov, aunque los agujeros de gusano están permitidos por las leyes de la física, no pueden surgir por sí mismos. Sin embargo, podrían ser construidos por una civilización extremadamente desarrollada en términos técnicos y científicos.
“Esto no debería ser sorprendente, al final, un automóvil Toyota tampoco puede aparecer de manera espontánea, incluso si espera decenas de miles de millones de años, debe hacerse”, dijo.
Hoy, los físicos están pensando en la posibilidad de formar agujeros de gusano que no se desintegran rápidamente, así como en cómo hacerlos lo suficientemente grandes para que al menos las moléculas puedan caber y no colapsar allí.
“Es hipotéticamente posible enviar el genoma humano a través de un agujero de gusano. Según los cálculos, también hay embudos en dimensiones adicionales, pero aún son bastante pequeños, de 10 a menos 31 grados de centímetros”, dijo Sergei Rubin.
Según el científico, a través de un agujero de gusano es hipotéticamente posible en el futuro enviar a la humanidad de un universo moribundo a otro, que apenas comienza a vivir. Para hacer esto, no es necesario enviar a una persona allí físicamente; puede enviar información allí, sobre la base de la cual nuestra civilización se restaurará de forma independiente en el nuevo Universo.
