La expansión del universo en alguna etapa de la evolución está bien descrita por el modelo de Friedmann. Se derivó de la relatividad general hace cien años, pero todavía se considera uno de los modelos cosmológicos más importantes y relevantes.

Los astrofísicos de la RUDN han demostrado ahora la posibilidad teórica de la existencia de agujeros de gusano atravesables en el universo de Friedmann. La investigación se publica en la revista Universe .

"Un agujero de gusano es un tipo de geometría muy curvada. Se parece a un túnel entre regiones distantes del mismo universo o entre universos diferentes. Estas estructuras se discutieron por primera vez en el marco de las soluciones a las ecuaciones del campo gravitacional hace cien años. Pero el Los agujeros de gusano considerados entonces resultaron ser inatravesables incluso para los fotones:no podían moverse de un 'final del túnel' al otro, por no hablar de regresar", dijo Kirill Bronnikov, doctor en ciencias físicas y matemáticas, profesor de Universidad RUDN.

"Ahora se están considerando otros agujeros de gusano atravesables en diversas teorías de la gravedad y la presencia de distintos tipos de materia. Investigamos posibles agujeros de gusano atravesables en la teoría general de la relatividad, que están sustentados por materia parecida al polvo", añadió Bronnikov.

Los astrofísicos investigaron una forma generalizada de la famosa solución de Lemaître-Tolman-Bondi, que describe la evolución de distribuciones esféricamente simétricas de polvo eléctricamente neutro en la relatividad general. Los investigadores lo generalizaron al caso en el que existe una fuente externa de un campo eléctrico o magnético y una constante cosmológica distinta de cero. Su objetivo era encontrar las condiciones matemáticas bajo las cuales podrían existir agujeros de gusano transitables en tal entorno y luego dar una explicación cosmológica para esto.

Los investigadores obtuvieron soluciones numéricas que describen el movimiento de fotones a través de agujeros de gusano que conectan diferentes universos Friedmann o diferentes partes de un mismo universo. La posibilidad de atravesar un agujero de gusano depende de los parámetros de su "entrada" y de las condiciones iniciales. Los físicos generalizaron el caso de un universo al caso de universos múltiples. En este caso, el universo "madre" tiene varias "entradas" a agujeros de gusano que lo conectan con el universo "hijo".

"Una carga en un 'polo' conduce inevitablemente a una carga opuesta en el otro. En este otro polo podría haber una boca de agujero de gusano similar, y más allá otro universo, y así sucesivamente. La imagen completa se parecerá a churchkhela, un maravilloso georgiano Algunos de los agujeros de gusano pueden conectar diferentes partes del mismo universo", explicó Bronnikov.

"Las posibles señales de observación de tales objetos, en particular las propiedades del fondo cósmico de microondas y los campos magnéticos, pueden ser objeto de futuras investigaciones. Es especialmente interesante comparar las características de nuestros modelos de agujeros de gusano con los parámetros observados de los vacíos cósmicos y otras faltas de homogeneidad en nuestro universo", concluyó Bronnikov.

Más información: Kirill A. Bronnikov et al, Posibles agujeros de gusano en un universo de Friedmann, Universo (2023). DOI:10.3390/universo9110465

Proporcionado por la Universidad RUDN