Nueva Visión Matemática de la Forma de los Agujeros de Gusano

Por: Dr. Olivier Alirol, Físico e investigador de Resonance Science Foundation 

Identificar la forma de un objeto astronómico masivo no es una tarea sencilla. Incluso con las recientes observaciones de las ondas gravitacionales, la masa y el momento angular del objeto siguen siendo conocidos con gran incertidumbre. Además, existen objetos exóticos, como los agujeros de gusano, que pueden imitar la forma de los agujeros negros, por ejemplo. El espectro gravitacional de los agujeros de gusano tiene una amplia gama de interpretaciones. Un reto actual abordado por el investigador R. A. Konoplya consiste en describir matemáticamente los agujeros de gusano para poder identificarlos eventualmente en el espacio.

Según la teoría actual, un agujero de gusano es un pasaje teórico a través del espacio-tiempo que podría crear atajos en el universo. La solución original de los agujeros de gusano fue descubierta por Einstein y Rosen (ER) en 1935 y posteriormente John Wheeler ha demostrado su importancia en la gravedad cuántica. Entonces se descubrió que era posible construir soluciones de agujeros de gusano "atravesables" desde la propuesta ER=EPR. También parece que las fluctuaciones cuánticas del espacio-tiempo son tales que un diminuto agujero de gusano podría conectar el píxel Planckiano con el mecanismo de entrelazamiento del propio espacio-tiempo cuántico.

"Las observaciones en el espectro electromagnético tampoco descartan la existencia de agujeros de gusano. Aunque los agujeros de gusano no están descartados por las observaciones astrofísicas actuales, plantean una serie de problemas puramente teóricos relacionados con la posibilidad de su existencia."

Konoplya, Instituto de Física y Centro de Investigación de Física Teórica y Astrofísica, Universidad de Silesia en Opava

Esto es lo que el profesor Feynman dijo sobre los agujeros de gusano:

En su reciente artículo, el investigador Roman Konoplya muestra cómo reconstruir la forma de un agujero de gusano esférico transitable. El espacio-tiempo del agujero de gusano viene dado por una métrica específica, la hipótesis de Morris-Thorne.

Los agujeros de gusano estáticos, simétricos y Lorentzianos, de forma arbitraria, pueden ser modelados por un ersatz de Morris-Thorne.

Una métrica del espaciotiempo es un objeto matemático que define la distancia entre dos puntos. Sirve, por ejemplo, para definir la geometría del espacio y su dinámica. Por ejemplo, el origen del Spin en toda la materia fue explicado por Nassim Haramein gracias a la introducción de una métrica de Kerr-Newman modificada que resuelve las ecuaciones de campo de Einstein incluyendo el efecto Coriolis.

"Lo hacemos formulando las fuerzas de torsión y Coriolis en las ecuaciones de campo de Einstein y desarrollando una solución de Kerr-Newman modificada en la que la torsión del espaciotiempo, el efecto Coriolis y la torsión del colector se convierten en la fuente del espín/rotación".

Nassim Haramein, El origen del espín (link)

Movimiento geodésico en agujeros de gusano de cáscara delgada de Kerr atravesables construidos por el método de cortar y pegar. Las órbitas se calculan exactamente en términos de funciones elípticas y se visualizan con la ayuda de diagramas de incrustación. Ref: Dynamics of test particles in thin-shell wormhole space-time, Diemeter 2013

En términos generales, un enfoque mecánico cuántico conduce a muchas soluciones para la geometría de un agujero de gusano. Nuestro trabajo puede ampliarse de varias maneras. En primer lugar, para evitar fórmulas largas, sólo hemos considerado los campos electromagnéticos. En nuestro trabajo futuro podemos estudiar otros campos bajo el mismo enfoque. Nuestros resultados pueden aplicarse también a los agujeros de gusano en rotación, siempre que sean lo suficientemente simétricos

Profesor Konoplya, Instituto de Física

El profesor Konoplya demostró que la función de forma de un agujero de gusano atravesable esféricamente simétrico cerca de su garganta puede reconstruirse a partir de los modos de alta frecuencia. Se trata de la primera solución, aunque no la más general, del problema inverso para un objeto compacto, que lleva de los modos directamente a la métrica. Además, la geometría es, desde el punto de vista de la observación, mucho más importante para un agujero de gusano que la geometría cercana al horizonte de un agujero negro.

Links y referencias:

• Phys.org: Physicist describes the shape of a wormhole
• Sciencedirect.com: How to tell the shape of a wormhole by its quasinormal modes
• Iopscience.iop.org: Dynamics of test particles in thin-shell wormhole space times
• Space.com: What is a Wormhole?
• Arxiv.org: Catalogue of Spacetimes