Los agujeros de gusano, que abren puertas que teóricamente podrían conectar puntos distantes en el espacio-tiempo, generalmente se ilustran como pozos de gravedad abiertos unidos por un túnel estrecho.
Pero su forma precisa ha sido desconocida.
Ahora, sin embargo, un físico en Rusia ha ideado un método para medir la forma de los agujeros de gusano simétricos, a pesar de que no se ha demostrado que existan, en función de la forma en que los objetos pueden afectar la luz y la gravedad.
En teoría, los agujeros de gusano transitables, o los portales de cuatro dimensiones a través del espacio-tiempo, podrían funcionar de la siguiente manera: en un extremo, el tirón irresistible de un agujero negro absorbería la materia en un túnel conectado en el otro extremo a un "agujero blanco". "que escupiría materia en un lugar lejos del punto de origen del material en el espacio y el tiempo, según el sitio hermano de Live Science, Space.com. Aunque los científicos han observado evidencia de agujeros negros en el universo, nunca se han encontrado agujeros blancos.
Los agujeros de gusano (y la posibilidad de un viaje interestelar que sugieren) permanecen sin probar, aunque la teoría de la relatividad general de Albert Einstein deja espacio para la existencia de los objetos.
Sin embargo, a pesar de que los agujeros de gusano pueden existir o no, los científicos saben mucho sobre el comportamiento de la luz y las ondas gravitacionales. Estas últimas son las ondas en el espacio-tiempo que giran alrededor de objetos masivos como los agujeros negros.
Una propiedad del agujero de gusano que podría observarse, aunque indirectamente, es un desplazamiento hacia el rojo en la luz cerca del objeto, según el nuevo estudio. (El desplazamiento hacia el rojo es una disminución en la frecuencia de las longitudes de onda de la luz a medida que se alejan de un objeto, lo que resulta en un cambio a la parte roja del espectro).
Si sabe cómo se desplaza hacia la luz la luz alrededor de un agujero de gusano potencial, puede usar las frecuencias de las ondas gravitacionales, o con qué frecuencia oscilan, para predecir la forma simétrica del agujero de gusano, dijo el autor del estudio Roman Konoplya. Es profesor asociado del Instituto de Gravitación y Cosmología de la Universidad de Amistad de los Pueblos de Rusia (RUDN).
Por lo general, los investigadores trabajan al revés, observando la geometría de las formas conocidas para calcular cómo se comportan la luz y la gravedad, dijo Konoplya a Live Science en un correo electrónico.
Konoplya dijo que habría un par de métodos para verificar el desplazamiento al rojo cerca de un agujero de gusano potencial. Uno usaría lentes gravitacionales, o la flexión de los rayos de luz a medida que pasan por objetos masivos, como, posiblemente, agujeros de gusano. Esta lente se mediría en sus efectos sobre la luz tenue que proviene de estrellas distantes (o en la luz más brillante de una estrella cercana "si tenemos mucha, mucha suerte", dijo Konoplya). Explicó que otro método mediría la radiación electromagnética cerca del agujero de gusano a medida que atrae más materia.
Piense en la ecuación de esta manera: si golpea un tambor, el comportamiento de las ondas de sonido producidas por la vibración de la piel tensa puede revelar la forma del tambor, dijo a Live Jolyon Bloomfield, profesora del departamento de física del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Ciencias.
"Todas las diferentes frecuencias, eso te dice los diferentes modos vibratorios de esa piel tensa", dijo Bloomfield. Mientras tanto, los picos y valles de esas vibraciones decaen gradualmente con el tiempo, lo que muestra cómo se "amortiguan" los modos. Esas dos informaciones juntas pueden ayudarlo a definir la forma del tambor, dijo Bloomfield.
"Lo que este documento está haciendo es lo mismo para un agujero de gusano. Si realmente somos capaces de" escuchar "las frecuencias de oscilación en descomposición de un agujero de gusano con suficiente precisión, podemos inferir la forma del agujero de gusano por el espectro del frecuencias y qué tan rápido se descomponen ", explicó.
En su ecuación, Konoplya tomó los valores de desplazamiento al rojo de un agujero de gusano y luego incorporó la mecánica cuántica, o la física de pequeñas partículas subatómicas, para estimar cómo las ondas gravitacionales en el espacio-tiempo afectarían las ondas electromagnéticas del agujero de gusano. A partir de ahí, construyó una ecuación para calcular la forma geométrica y la masa de un agujero de gusano, informó en el estudio.
La tecnología para medir ondas gravitacionales existe desde 2015, con la introducción del Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO). Ahora, los investigadores buscan ajustar las mediciones de LIGO, ya que mejores datos podrían ayudar a los científicos a determinar finalmente si hay materia exótica en el universo: materia hecha de bloques de construcción a diferencia de las partículas atómicas normales. Ese material podría soportar objetos como agujeros de gusano, dijo Bloomfield a Live Science.
Por ahora, al menos, los agujeros de gusano son solo teóricos, por lo que la ecuación de Konoplya no representa ninguna medida real del mundo real, escribió en el correo electrónico. Y los detectores como LIGO miden solo una frecuencia de ondas gravitacionales, mientras que necesitaría varias frecuencias para predecir la forma de un agujero de gusano, dijo Konoplya.
"A partir de datos tan pobres, es imposible extraer suficiente información para algo tan complejo como la geometría de un objeto compacto", escribió Konoplya en el correo electrónico.
Los estudios futuros podrían proporcionar una visión aún más detallada de la forma y propiedades de un agujero de gusano, dijo Konoplya.
"Nuestros resultados también pueden aplicarse a los agujeros de gusano rotativos, siempre que sean lo suficientemente simétricos", agregó.
Los hallazgos se publicaron en línea el 10 de septiembre en la revista Physics Letters B.
