Uno de los escenarios de ciencia ficción más apreciados es el uso de un agujero negro como portal a otra dimensión, tiempo o universo. Esa fantasía puede estar más cerca de la realidad de lo que se imaginaba anteriormente.

Los agujeros negros son quizás los objetos más misteriosos del universo. Son la consecuencia de la gravedad aplastando una estrella moribunda sin límite, lo que lleva a la formación de una verdadera singularidad, lo que ocurre cuando una estrella completa se comprime en un solo punto produciendo un objeto con densidad infinita. Esta singularidad densa y caliente abre un agujero en el tejido del propio espacio-tiempo, posiblemente abriendo una oportunidad para viajes hiperespaciales. Es decir, un atajo a través del espacio-tiempo que permite viajar a distancias de escala cósmica en un período corto.

Los investigadores pensaban anteriormente que cualquier nave espacial que intentara utilizar un agujero negro como un portal de este tipo tendría que tener en cuenta la naturaleza en su peor momento. La singularidad cálida y densa haría que la nave espacial soportara una secuencia de estiramiento y compresión de las mareas cada vez más incómodos antes de ser completamente vaporizada.

Volando por un agujero negro

Mi equipo de la Universidad de Massachusetts Dartmouth y un colega del Georgia Gwinnett College han demostrado que no todos los agujeros negros son iguales. Si el agujero negro como Sagitario A *, ubicado en el centro de nuestra propia galaxia, es grande y giratorio, entonces, la perspectiva de una nave espacial cambia drásticamente. Eso es porque la singularidad con la que tendría que lidiar una nave espacial es muy suave y podría permitir un paso muy pacífico.

La razón por la que esto es posible es que la singularidad relevante dentro de un agujero negro en rotación es técnicamente "débil, "y, por lo tanto, no daña los objetos que interactúan con él. Al principio, este hecho puede parecer contrario a la intuición. Pero uno puede pensar en ello como análogo a la experiencia común de pasar rápidamente el dedo por el lado 2 de una vela. Llama de 000 grados, sin quemarse.

Mi colega Lior Burko y yo hemos estado investigando la física de los agujeros negros durante más de dos décadas. En 2016, mi doctorado estudiante, Caroline Mallary, inspirado en la exitosa película de Christopher Nolan "Interstellar, "se propuso probar si Cooper (el personaje de Matthew McConaughey), podría sobrevivir a su caída profunda en Gargantúa, una ficción, supermasivo Agujero negro que gira rápidamente unas 100 millones de veces la masa de nuestro sol. "Interstellar" se basó en un libro escrito por el astrofísico ganador del Premio Nobel Kip Thorne y las propiedades físicas de Gargantua son fundamentales para la trama de esta película de Hollywood.

Basándose en el trabajo realizado por el físico Amos Ori dos décadas antes, y armada con sus fuertes habilidades computacionales, Mallary construyó un modelo de computadora que capturaría la mayoría de los efectos físicos esenciales en una nave espacial, o cualquier objeto grande, cayendo en un gran, agujero negro giratorio como Sagitario A *.

¿Ni siquiera un viaje lleno de baches?

Lo que descubrió es que, en todas las condiciones, un objeto que caiga en un agujero negro en rotación no experimentaría efectos infinitamente grandes al pasar a través de la denominada singularidad del horizonte interior del agujero. Esta es la singularidad de que un objeto que entra en un agujero negro en rotación no puede maniobrar o evitar. No solo eso, en las circunstancias adecuadas, estos efectos pueden ser insignificantes, permitiendo un paso bastante cómodo a través de la singularidad. De hecho, Es posible que no se produzcan efectos perceptibles sobre el objeto que cae. Esto aumenta la viabilidad de utilizar grandes agujeros negros giratorios como portales para viajes hiperespaciales.

Mallary también descubrió una característica que no se había apreciado por completo antes:el hecho de que los efectos de la singularidad en el contexto de un agujero negro en rotación darían como resultado ciclos de estiramiento y compresión rápidamente crecientes en la nave espacial. Pero para agujeros negros muy grandes como Gargantúa, la fuerza de este efecto sería muy pequeña. Entonces, la nave espacial y las personas a bordo no lo detectarían.

El punto crucial es que estos efectos no aumentan sin límites; De hecho, se quedan finitos, a pesar de que las tensiones en la nave espacial tienden a crecer indefinidamente a medida que se acerca al agujero negro.

Hay algunos supuestos simplificadores importantes y las advertencias resultantes en el contexto del modelo de Mallary. La suposición principal es que el agujero negro en cuestión está completamente aislado y, por lo tanto, no está sujeto a perturbaciones constantes por una fuente como otra estrella en su vecindad o incluso a cualquier radiación descendente. Si bien esta suposición permite simplificaciones importantes, Vale la pena señalar que la mayoría de los agujeros negros están rodeados de material cósmico:polvo, gas, radiación.

Por lo tanto, una extensión natural del trabajo de Mallary sería realizar un estudio similar en el contexto de un agujero negro astrofísico más realista.

El enfoque de Mallary de utilizar una simulación por computadora para examinar los efectos de un agujero negro en un objeto es muy común en el campo de la física de los agujeros negros. No hace falta decir que, todavía no tenemos la capacidad de realizar experimentos reales en o cerca de los agujeros negros, por lo que los científicos recurren a la teoría y las simulaciones para desarrollar una comprensión, haciendo predicciones y nuevos descubrimientos.

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