Durante el último mes, he estado pensando mucho en los agujeros de gusano, sobre todo porque ha habido cierto drama en la comunidad de la computación cuántica en torno a un intento de simular un agujero de gusano en un ordenador cuántico, y algunos análisis que indican que el intento puede no haber tenido éxito. Aunque esas historias no tienen mucho que ver con el espacio, me he dado cuenta de que, a pesar de las muchas escenas de películas de ciencia ficción en las que un profesor de ciencias empollón atraviesa un papel con un lápiz, comprender los agujeros de gusano es realmente difícil. Así que he pensado en explicarte los fundamentos de los agujeros de gusano y algunas de las últimas investigaciones sobre ellos.
En relatividad clásica (es decir, no cuántica), un agujero de gusano es un túnel que atraviesa el espacio con un agujero negro en cada extremo. Puede conectar dos regiones cualesquiera del espacio entre sí, pero no puedes atravesarlo porque nada puede escapar de un agujero negro. “Nunca puedes viajar a través del agujero de gusano. Si caes dentro, te quedas atrapado en el interior y nunca puedes salir por el otro lado”, afirma Don Marolf, astrofísico de la Universidad de California en Santa Bárbara.
Desde el exterior, un agujero de gusano clásico parecería simplemente dos agujeros negros en lugares separados del espacio-tiempo. E incluso su interior, llamado garganta, se parecería bastante al interior de un agujero negro. Eso significa que serían esencialmente imposibles de detectar. “En la relatividad clásica, los agujeros de gusano son extremadamente difíciles de observar en cualquier contexto, incluso si estás dispuesto a saltar a un agujero negro”, dice Marolf. Arriba se muestra una imagen simulada de un agujero negro, o la abertura de un agujero de gusano clásico.
Pero la relatividad clásica no es del todo correcta. El universo es, de hecho, cuántico, y los efectos cuánticos cambian las cosas. En lo que respecta a los agujeros de gusano, ese cambio se produce en forma de energía negativa, que tiene todas las propiedades opuestas a la energía normal. Se ha demostrado que pueden formarse cantidades muy pequeñas de esta energía negativa mediante efectos cuánticos, y si hay suficiente de ella en un agujero de gusano, en teoría podría apuntalar la garganta para que el agujero de gusano fuera transitable. Este tipo de agujero de gusano no tendría un agujero negro en ninguno de sus extremos: cada abertura de la garganta probablemente se parecería mucho al espacio circundante.
“Si [los agujeros de gusano atravesables] se abrieran, la garganta se abriría.
“Si [los agujeros de gusano atravesables] fueran macroscópicos, sólo existirían en teorías de la física bastante exóticas -requieren todo tipo de campos fundamentales novedosos para existir que no hemos detectado en nuestro universo”, dice Marolf. “No los hemos descartado, pero desde luego no tenemos ninguna prueba de que existan.”
La pregunta más habitual que me hacen sobre los agujeros de gusano es si permitirían viajar más rápido que la luz; al fin y al cabo, proporcionan un atajo entre dos puntos del espacio. Por desgracia, la respuesta es no. Esto se debe a un efecto relativista llamado dilatación gravitatoria del tiempo. Si has visto la película Interstellar, habrás comprobado cómo se produce este efecto: cerca de un objeto con un campo gravitatorio extremo, el tiempo pasa más despacio.
Por tanto, si saltaras a un objeto con un campo gravitatorio extremo, el tiempo pasaría más despacio.
Por tanto, si saltaras a un agujero de gusano, a un observador externo le parecería que te mueves por él a cámara lenta, y no podrías llegar al otro lado más rápido que un rayo de luz que viajara fuera del agujero de gusano de un extremo a otro. Desde tu perspectiva, parecería como si estuvieras acelerando rápidamente hacia el centro de la garganta del agujero de gusano, pero por muy rápido que te pareciera que te movías, seguirías perdiendo la carrera todas las veces.
La poderosa gravedad que existe en el interior del agujero de gusano hace que te muevas a cámara lenta.
La poderosa gravedad dentro de un agujero de gusano también sería un problema en otros aspectos. Por un lado, cualquier otra cosa que cayera en el agujero de gusano -incluso un fotón de luz- se elevaría rápidamente a energías tan altas que, si te golpeara al atravesarlo, probablemente te mataría de inmediato.
Por otro lado, la gravedad de un agujero de gusano es tan poderosa que, si te golpeara al atravesarlo, probablemente te mataría de inmediato.
Por otra parte, se espera que los agujeros de gusano atravesables sean extremadamente inestables, e incluso algo tan pequeño como esos fotones de alta energía podría arruinarlo todo. “Si se trata de un agujero de gusano, aunque sea grande, y un fotón pequeñito entra en él, el fotón gana más energía a medida que cae y se acelera, y cuando llega al centro, el fotón tiene una energía enorme, que supera la energía negativa que mantiene abierto el agujero de gusano y éste se colapsa”, explica Marolf. “Eso es un problema si quieres ver el agujero de gusano: incluso el hecho de intentar iluminar el agujero de gusano con una linterna lo destruye.”
La energía negativa del fotón es enorme.
Hay algunas ideas sobre cómo podríamos detectar un agujero de gusano transitable, si es que existe. Podrían cambiar la polarización de la luz a su alrededor, aunque tendríamos que estar muy cerca o disponer de telescopios extremadamente potentes para detectarlo. También podrían estirar la luz procedente de los objetos situados detrás de forma sutilmente distinta a la de los agujeros negros normales, pero tendría que haber un número bastante elevado de ellos para que pudiéramos detectarlo. La moneda tiene dos caras: probablemente no detectemos ningún agujero de gusano en un futuro próximo… pero el hecho de que no los detectemos tampoco refuta su existencia. Podrían estar ahí fuera.
