Científicos desvelan el potencial de los agujeros de gusano para viajar en el tiempo

Los agujeros de gusano son soluciones teóricas a las ecuaciones de la relatividad general que describen cómo se pueden conectar dos regiones del espacio-tiempo. Esta conexión se produciría a través de un túnel, una propiedad del propio espacio-tiempo. Estas estructuras siempre han atraído la atención porque, en principio, permitirían viajes a velocidades superiores a la de la luz sin violar la relatividad general. A pesar de su fama, los agujeros de gusano siempre han permanecido en el ámbito teórico, sin ninguna evidencia observacional.

En 1935, los físicos Albert Einstein y Nathan Rosen introdujeron el concepto conocido como puentes de Einstein-Rosen. Estos puentes constituyen una solución matemática que conecta regiones del espacio-tiempo mediante un túnel gravitacional. Aunque originalmente no se asociaron con agujeros de gusano, gradualmente se les vinculó con estos objetos. Sin embargo, a diferencia de estos, los puentes de Einstein-Rosen son inestables y colapsarían antes de que la información o la materia pudieran atravesarlos.

Un artículo reciente propone una reinterpretación de estas soluciones de Einstein y Rosen, publicadas en 1935. El nuevo artículo sugiere que los puentes de Einstein-Rosen no corresponden a agujeros de gusano y que estas soluciones podrían estar revelando algo más profundo. Según el artículo, el trabajo de Einstein y Rosen proporciona pistas para una descripción más fundamental del espacio-tiempo, posiblemente vinculada a los efectos cuánticos de la gravedad.

Puente de Einstein-Rosen

Los puentes de Einstein-Rosen son soluciones a las ecuaciones de la relatividad general obtenidas del estudio de la métrica de Schwarzschild. Esta métrica es una solución a las ecuaciones de Einstein, hallada por Karl Schwarzschild, que describe los agujeros negros. Einstein y Rosen desarrollaron la solución como una conexión entre dos regiones del espacio-tiempo mediante un puente gravitacional.

La idea original era que estas estructuras eliminarían las singularidades y proporcionarían una nueva interpretación del interior de un agujero negro, lo que sigue siendo una pregunta para los físicos hasta el día de hoy.

En la obra original, la solución encontrada por Einstein y Rosen describe un puente simétrico que existe solo instantáneamente. En otras palabras, los puentes de Einstein-Rosen serían imposibles de atravesar porque colapsarían más rápido de lo que cualquier señal o partícula podría atravesarlos. A pesar de esta diferencia con los agujeros de gusano, posteriormente se interpretaron como un tipo de agujero de gusano que se expandiría por un tipo específico de materia.

Agujeros de gusano

A diferencia de los puentes de Einstein-Rosen, los agujeros de gusano son objetos que podrían atravesarse sin colapso instantáneo. Matemáticamente, son soluciones hipotéticas a las ecuaciones de la relatividad general que describen túneles en el espacio-tiempo que conectan regiones. El trabajo más famoso sobre agujeros de gusano fue propuesto por los físicos Michael Morris y Kip Thorne, quienes afirmaron que requieren la presencia de materia exótica.

La materia exótica tendría una densidad de energía negativa, algo para lo cual no existe evidencia que respalde su existencia en el universo. Además, desde un punto de vista físico, los agujeros de gusano plantean problemas relacionados con la causalidad, la conservación de la energía y la coherencia con la gravedad cuántica. Por lo tanto, no existe evidencia observacional de que existan como objetos astrofísicos reales.

Una nueva alternativa 

Recientemente, un nuevo artículo publicado en Classical and Quantum Gravity propone una alternativa mediante la reinterpretación de los puentes de Einstein-Rosen. El trabajo argumenta que el problema original abordado por Einstein y Rosen no estaba relacionado con los viajes espaciales, sino con el comportamiento de los campos cuánticos. En este enfoque, el puente de Einstein-Rosen no representa un túnel espacial, sino una estructura que surge de la simetría de las leyes físicas.

Esta estructura no distingue entre pasado y futuro y se entendería como un espejo en el espacio-tiempo. El espejo conectaría dos componentes microscópicos del estado cuántico, asociados con flechas temporales opuestas. En lugar de un atajo espacial, el puente Einstein-Rosen corresponde a dos ramas complementarias del mismo estado cuántico: en una, el tiempo fluye hacia adelante y en la otra, hacia atrás. Esto ayudaría a resolver algunos problemas asociados con las simetrías presentes en la física.

Una nueva explicación para el Big Bang

Con este nuevo enfoque, existe la posibilidad de que el Big Bang no fuera el inicio absoluto del espacio-tiempo, sino una transición cuántica entre dos fases con flechas temporales opuestas. En este escenario, el universo habría atravesado un período de contracción que causó lo que conocemos como el Big Bang y, por lo tanto, no la singularidad predicha por la relatividad general. La expansión que observamos hoy sería la continuación natural de este proceso.

Según esta interpretación, los agujeros negros funcionarían como puentes temporales entre diferentes épocas cosmológicas y no como túneles espaciales, como se imagina en los agujeros de gusano. Nuestro universo podría corresponder al interior de un agujero negro formado en otro universo. Con esta idea, el Big Bang deja de ser un inicio absoluto y se convierte en un punto entre distintas fases de la evolución del universo.

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