La teoría de la relatividad general de Albert Einstein cambió profundamente nuestro pensamiento sobre los conceptos fundamentales de la física, como el espacio y el tiempo. Pero también nos dejó algunos misterios profundos. Uno era agujeros negros que solo se detectaron de manera inequívoca en los últimos años. Otro eran los "agujeros de gusano":puentes que conectan diferentes puntos en el espacio-tiempo, en teoría, proporciona atajos para los viajeros espaciales.

Los agujeros de gusano todavía están en el reino de la imaginación. Pero algunos científicos creen que pronto podremos encontrarlos, también. Durante los últimos meses, varios estudios nuevos han sugerido formas interesantes de avanzar.

Los agujeros negros y los agujeros de gusano son tipos especiales de soluciones a las ecuaciones de Einstein, que surge cuando la estructura del espacio-tiempo está fuertemente doblada por la gravedad. Por ejemplo, cuando la materia es extremadamente densa, el tejido del espacio-tiempo puede volverse tan curvado que ni siquiera la luz puede escapar. Este es un agujero negro.

Como la teoría permite que el tejido del espacio-tiempo se estire y doble, uno puede imaginar todo tipo de configuraciones posibles. En 1935, Einstein y el físico Nathan Rosen describieron cómo se pueden unir dos hojas de espacio-tiempo, creando un puente entre dos universos. Este es un tipo de agujero de gusano, y desde entonces se han imaginado muchos otros.

Algunos agujeros de gusano pueden ser "atravesables", lo que significa que los humanos pueden viajar a través de ellos. Por eso, aunque tendrían que ser lo suficientemente grandes y mantenerse abiertos contra la fuerza de la gravedad, que intenta cerrarlos. Empujar el espacio-tiempo hacia afuera de esta manera requeriría enormes cantidades de "energía negativa".

¿Suena a ciencia ficción? Sabemos que existe energía negativa, ya se han producido pequeñas cantidades en el laboratorio. También sabemos que la energía negativa está detrás de la expansión acelerada del universo. Entonces, la naturaleza pudo haber encontrado una manera de hacer agujeros de gusano.

Detectando agujeros de gusano en el cielo

¿Cómo podremos probar que existen los agujeros de gusano? En un nuevo periódico publicado en Monthly Notices of the Royal Society, Los astrónomos rusos sugieren que pueden existir en el centro de algunas galaxias muy brillantes, y proponer algunas observaciones para encontrarlas. Esto se basa en lo que sucedería si la materia que sale de un lado del agujero de gusano choca con la materia que cae dentro. Los cálculos muestran que el choque resultaría en una espectacular exhibición de rayos gamma que podríamos intentar observar con telescopios.

Esta radiación podría ser la clave para diferenciar entre un agujero de gusano y un agujero negro, previamente asumido como indistinguible del exterior. Pero los agujeros negros deberían producir menos rayos gamma y expulsarlos en un chorro, mientras que la radiación producida a través de un agujero de gusano estaría confinada a una esfera gigante. Aunque el tipo de agujero de gusano considerado en este estudio es transitable, no sería un viaje agradable. Debido a que estaría tan cerca del centro de una galaxia activa, las altas temperaturas lo quemarían todo a cenizas. Pero este no sería el caso de todos los agujeros de gusano, como los más alejados del centro galáctico.

La idea de que las galaxias pueden albergar agujeros de gusano en sus centros no es nueva. Tomemos el caso del agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea. Esto fue descubierto siguiendo minuciosamente las órbitas de las estrellas cerca del agujero negro, un logro importante que fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 2020. Pero un artículo reciente ha sugerido que esta atracción gravitacional puede ser causada por un agujero de gusano.

A diferencia de un agujero negro, un agujero de gusano puede "filtrar" algo de gravedad de los objetos ubicados en el otro lado. Esta espeluznante acción gravitacional agregaría una pequeña patada a los movimientos de las estrellas cerca del centro galáctico. Según este estudio, el efecto específico debería poder medirse en observaciones en un futuro próximo, una vez que la sensibilidad de nuestros instrumentos se vuelve un poco más avanzada.

Casualmente, otro estudio reciente ha informado del descubrimiento de algunos "círculos de radio extraños" en el cielo. Estos círculos son extraños porque son enormes y, sin embargo, no están asociados con ningún objeto visible. Por ahora, desafían cualquier explicación convencional, por lo que se ha propuesto que los agujeros de gusano son una posible causa.

Una lata de gusanos

Los agujeros de gusano tienen un fuerte control sobre nuestra imaginación colectiva. En cierto sentido, son una deliciosa forma de escapismo. A diferencia de los agujeros negros, que son un poco aterradores ya que atrapan todo lo que se aventura en ellos, Los agujeros de gusano pueden permitirnos viajar a lugares lejanos más rápido que la velocidad de la luz. De hecho, pueden incluso ser máquinas del tiempo, proporcionando una forma de viajar hacia atrás, como sugirió el difunto Stephen Hawking en su último libro.

Los agujeros de gusano también surgen en la física cuántica, que gobierna el mundo de los átomos y las partículas. Según la mecánica cuántica, las partículas pueden salir del espacio vacío, solo para desaparecer un momento después. Esto se ha visto en innumerables experimentos. Y si se pueden crear partículas, ¿por qué no agujeros de gusano? Los físicos creen que los agujeros de gusano pueden haberse formado en el universo temprano a partir de una espuma de partículas cuánticas que aparecen y desaparecen. Es posible que algunos de estos "agujeros de gusano primordiales" todavía estén presentes en la actualidad.

Experimentos recientes sobre "teletransportación cuántica", una transferencia "incorpórea" de información cuántica de un lugar a otro, han resultado funcionar de una manera inquietantemente similar a dos agujeros negros conectados a través de un agujero de gusano. Estos experimentos parecen resolver la "paradoja de la información cuántica", lo que sugiere que la información física podría desaparecer permanentemente en un agujero negro. Pero también revelan una conexión profunda entre las teorías notoriamente incompatibles de la física cuántica y la gravedad, siendo los agujeros de gusano relevantes para ambas, lo que puede ser fundamental en la construcción de una "teoría del todo".

Es poco probable que pase desapercibido el hecho de que los agujeros de gusano desempeñen un papel en estos fascinantes desarrollos. Puede que no los hayamos visto pero ciertamente podrían estar ahí fuera. Incluso pueden ayudarnos a comprender algunos de los misterios cósmicos más profundos, como si nuestro universo es el único.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.