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S?bado, 02 de abril de 2005
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Agujeros de gusano o puente de Einstein-Rosen

Tambi?n conocido como el puente de Einstein-Rosen , es un aspecto topol?gico hipot?tico del espacio tiempo que es esencialmente un atajo desde un punto del universo a otro punto en el universo, permitiendo el viaje entre ambos de una forma m?s r?pida de la que le tomar?a a la luz en realizar el mismo viaje a trav?s del espacio normal.

Los agujeros de gusano se presentan como soluciones para las ecuaciones de Einstein en la teor?a general de la relatividad cuando se aplican a los agujeros negros. De hecho, surgen tan seguida y f?cilmente en este contexto que algunos te?ricos se sienten inclinados a creer que eventualmente puedan encontrarse o fabricarse contrapartes y, quiz?, ser utilizados para viajes m?s r?pidos que la velocidad de la luz.

La teor?a de los agujeros de gusano se remonta a 1916, poco despu?s de que Einstein publicase su teor?a general, cuando Ludwig Flamm, un f?sico Vien?s desconocido, se fij? en la m?s simple y te?rica forma posible de un agujero negro ? el agujero negro Schwarzschild ? y descubri? que las ecuaciones de Einstein permit?an una segunda soluci?n, ahora conocida como agujero blanco, que se encuentra conectado a la entrada del agujero negro por un conducto de espacio tiempo.(2) La ?entrada? del agujero negro y la ?salida? del agujero blanco podr?an estar en diferentes partes del mismo universo o en diferentes universos. En 1935, Einstein y Nathan Rosen estudiaron m?s a fondo la teor?a de las conexiones intra- o inter-universo en una presentaci?n(1) cuyo prop?sito era el de explicar las part?culas fundamentales, tales como electrones, en t?rminos de t?neles de espacio-tiempo unidos por l?neas de fuerza el?ctricas. Esto dio paso al nombre formal de puente Einstein-Rosen a lo cual m?s tarde el f?sico John Wheeler se referir?a como ?agujero de gusano? (el tambi?n acu?o los t?rminos ?agujero negro? y ?espuma cu?ntica?). La presentaci?n de Wheeler en 1955 (3), trata sobre los agujeros de gusano en t?rminos de entidades topol?gicas denominadas ?geones? e incidentalmente provee el primer diagrama (ahora muy familiar) de un agujero de gusano como un t?nel que conecta dos aberturas en diferentes regiones del espacio tiempo.

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El inter?s en los agujeros de gusano navegables tom? auge a continuaci?n de la publicaci?n de un escrito en 1987 de Michael Morris, Kip Thorne, y Uri Yertsever (MTY) del Instituto de Tecnolog?a en California (4,5). Este art?culo surgi? por una solicitud a Thorne hecha por Carl Sagan quien estaba d?ndole vueltas a la cabeza a la manera de llevar a la hero?na de su novela ?Contact? a trav?s de distancias interestelares a velocidades mayores que las de la luz. Thorne le pas? el problema a sus estudiantes profesores Michael Morris y Uri Yertsever, quienes averiguaron de que tal viaje podr?a ser posible si un agujero negro pudiese ser mantenido abierto el suficiente tiempo para que una nave espacial (o cualquier otro objeto) pasase a trav?s de el. MTY concluyeron que para mantener un agujero de gusano requerir?a de materia con una densidad de energ?a negativa y una presi?n negativa mayor - mayor en magnitud que la densidad de la energ?a.

Tal materia hipot?tica es denominada materia ex?tica. Aunque la existencia de la materia ex?tica es especulativa, se conoce una manera de producir energ?a de densidad negativa: el efecto Casimir. Como fuente de su agujero de gusano, MTY se volvieron hacia el vac?o cu?ntico. ?El espacio vac?o? en su m?s m?nima escala. Resulta ser que no est? vac?o sino que hierve con violentas fluctuaciones en la mism?sima geometr?a del espacio-tiempo. A este nivel de la naturaleza, se cree que ultra peque?os agujeros de gusano est?n continuamente apareciendo y desapareciendo. MTY sugirieron que una civilizaci?n lo suficientemente avanzada podr?a expandir uno de esos peque?os agujeros hasta un tama?o macrosc?pico a?adi?ndole energ?a. Entonces el agujero podr?a ser estabilizado utilizando el efecto Casimir coloc?ndole dos esferas s?per conductoras cargadas en las bocas del agujero. Finalmente, las bocas podr?an ser transportadas a regiones bastamente separadas en el espacio para proporcionar una forma de comunicaci?n y de viaje m?s r?pido que la luz.

Por ejemplo, una boca colocada a bordo de una nave espacial podr?a ser llevada a una regi?n a muchos a?os luz de distancia. Debido a que este viaje inicial ser?a a trav?s del espacio tiempo normal, tendr?a que efectuarse a velocidades inferiores a la de la luz. Pero durante el viaje y despu?s, el transporte y la comunicaci?n instant?neas a trav?s del agujero de gusano ser?an posibles. La nave podr?a ser avituallada de combustible y provisiones a trav?s de la boca que llevar?a. Tambi?n, gracias a la relativista dilaci?n-tiempo, el viaje no tendr?a porque por que ser de larga duraci?n, a?n medido desde observadores con base en la Tierra. Por ejemplo, si una nave r?pida, llevando una boca de gusano fuese a viajar a Vega, a 25 a?os luz de distancia, a 99.995% de la velocidad de la luz (dado un factor de dilaci?n-tiempo de 100), los relojes a bordo medir?an el viaje como si s?lo tomase tres meses. Pero el agujero de gusano alarg?ndose desde la nave a la Tierra unir?a directamente el espacio y el tiempo entre las dos bocas ? una la de la nave y la otra dejada atr?s en (o cerca) de la Tierra. Por lo tanto, medido tambi?n por los relojes terrestres, el viaje habr?a tomado s?lo tres meses ? tres meses para establecer un m?s o menos transporte instant?neo y enlaces de comunicaci?n entre la Tierra y Vega.

Por supuesto que, el planteamiento del equipo MTY no est? exento de sus dificultades, una de las cuales es que la potencia de las incre?blemente necesarias fuerzas para mantener las bocas del agujero de gusano abiertas podr?an destrozar a cualquiera o cualquier cosa que tratase de pasar a trav?s de ellas. En un esfuerzo por dise?ar un ambiente m?s benigno para los viajeros que utilizasen estos agujeros, Matt Visser de la Universidad de Washington en St Louis concibi? un arreglo bajo el cual la regi?n de espacio tiempo de una de las bocas de estos agujeros es plano (y por lo mismo libre de fuerzas) pero enmarcado por ?puntales? de materia ex?tica que contiene una regi?n de curvatura muy aguda (6). Visser visualiza un dise?o c?bico, con conexiones de bocas de agujero espacio-plano en las esquinas cuadradas y cadenas c?smicas en las orillas. Cada cara del cubo puede conectarse para hacer cara con otro cubo de agujero de gusano, o bien las seis caras del cubo pueden conectar con seis diferentes caras de cubo en seis localizaciones separadas.

Visto todo esto, nuestra tecnolog?a a?n no est? lista para llevar a cabo la tarea de construir un entramado de agujeros de gusano; la pregunta que surge es si realmente puede existir ya en estos momentos. Una posibilidad es que razas avanzadas en alguna otra parte de la Galaxia o m?s all? hayan establecido ya un emparrillado de agujeros de gusano que podr?amos aprender a utilizar. Otra es que puedan ocurrir en forma natural. David Hochberg y Thomas Kephart de la Universidad Vandebilt han descubierto que, en los primeros instantes del Universo, la propia gravedad puede haber dado lugar a regiones de energ?a negativa en las cuales pueden haberse formado agujeros de gusano auto estabilizados. Dichos agujeros, creados durante el Big Bang, pueden estar por ah? hoy en d?a, distanci?ndose en peque?as o grandes distancias en el espacio.


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