¿Qué pasaría si un agujero negro cayera en un agujero de gusano?

¿Qué pasaría si un agujero negro cayera en un agujero de gusano?

Sabemos que un agujero negro atrae fuertemente todo, sí todo, hasta la luz… Pero, ¿qué pasaría si un agujero negro cae en un agujero de gusano? Es una respuesta complicada; sin embargo algunas grandes mentes lo han pensado por nosotros.

Los astrónomos creen que podrían detectar agujeros negros que caen en agujeros de gusano utilizando ondas en el espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales, pero solo si los agujeros de gusano realmente existen y tal escenario alguna vez sucedió, ha informado un nuevo estudio.

Según Einstein, quien predijo por primera vez la existencia de ondas gravitacionales en 1916, la gravedad resulta de la forma en que la masa deforma el espacio y el tiempo. Cuando dos o más objetos se mueven dentro de un campo gravitacional, producen ondas gravitacionales que viajan a la velocidad de la luz, estirando y comprimiendo el espacio-tiempo a lo largo del camino.

Las ondas gravitacionales son extraordinariamente difíciles de detectar porque son extremadamente débiles, e incluso Einstein no estaba seguro de si realmente existían y si serían descubiertas. Después de décadas de trabajo, los científicos informaron la primera evidencia directa de ondas gravitacionales en 2016, detectadas utilizando el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

Los observatorios de ondas gravitacionales han detectado más de 20 colisiones gigantes entre objetos extraordinariamente densos y masivos, como agujeros negros y estrellas de neutrones . Sin embargo, teóricamente pueden existir objetos más exóticos, como agujeros de gusano, cuyas colisiones también deberían producir señales gravitacionales que los científicos podrían detectar.

Los agujeros de gusano son túneles en el espacio-tiempo que, en teoría, pueden permitir viajar a cualquier lugar en el espacio y el tiempo, o incluso a otro universo. La teoría de la relatividad general de Einstein permite la posibilidad de agujeros de gusano, aunque si realmente existen es otra cuestión.

¿Qué pasaría si un agujero negro cayera en un agujero de gusano?

En principio, todos los agujeros de gusano son inestables y se cierran en el instante en que se abren. La única forma de mantenerlos abiertos y transitables es con una forma exótica de materia con la llamada «masa negativa». Una materia tan exótica tiene propiedades extrañas, como volar lejos de un campo gravitacional estándar en lugar de caer hacia él como la materia normal. Nadie sabe si realmente existe una materia tan exótica.

En muchos sentidos, un agujero de gusano se parece a un agujero negro. Ambos tipos de objetos son extraordinariamente densos y tienen poderosos tirones gravitacionales para objetos de su tamaño. La principal diferencia es que, en teoría, ningún objeto puede volver a salir después de entrar en el horizonte de eventos de un agujero negro, el umbral donde la velocidad necesaria para escapar de la atracción gravitacional del agujero negro supera la velocidad de la luz, mientras que cualquier objeto que entre en un agujero de gusano podría, en teoría, invertir el curso.

Suponiendo que pudieran existir agujeros de gusano, los científicos investigaron las señales gravitacionales generadas cuando un agujero negro orbita alrededor de un agujero de gusano en un nuevo artículo, que aún no ha sido revisado por pares.

Los investigadores también exploraron lo que podría suceder cuando el agujero negro entra por una abertura del agujero de gusano, sale por la otra abertura del agujero de gusano hacia otro punto en el espacio-tiempo y luego, asumiendo que el agujero negro y el agujero de gusano están unidos gravitacionalmente entre sí, retrocede en el agujero de gusano y emerge por el otro lado.

No hay escapatoria

En modelos informáticos, los investigadores analizaron las interacciones entre un agujero negro cinco veces la masa del sol y un agujero de gusano estable y atravesable con 200 veces la masa del sol con una «garganta» 60 veces más ancha que el agujero negro. Los modelos sugirieron que se producirían señales gravitacionales diferentes a las vistas hasta ahora cuando el agujero negro entrara y saliera del agujero de gusano.

Cuando dos agujeros negros se acercan en espiral, sus velocidades orbitales aumentan, al igual que los patinadores artísticos que giran y acercan los brazos al cuerpo. A su vez, la frecuencia de las ondas gravitacionales aumenta. El sonido que producirían estas ondas gravitacionales es un chirrido, muy parecido a cuando uno aumenta el tono rápidamente con un silbato deslizante, ya que cualquier aumento en la frecuencia corresponde a un aumento en el tono.

Si uno observara un agujero negro en espiral hacia un agujero de gusano, vería un chirrido muy parecido al de dos agujeros negros que se encuentran, pero la señal gravitacional del agujero negro se desvanecería rápidamente a medida que irradiaba la mayoría de sus ondas gravitacionales al otro lado del agujero de gusano. (Por el contrario, cuando dos agujeros negros chocan, el resultado es una explosión gigante de ondas gravitacionales).

Si uno observara un agujero negro emerger de un agujero de gusano, vería un «anti-chirrido». Específicamente, la frecuencia de las ondas gravitacionales del agujero negro disminuiría a medida que se alejara del agujero de gusano.

¿Qué pasaría si un agujero negro cayera en un agujero de gusano?

A medida que el agujero negro sigue entrando y saliendo de cada boca del agujero de gusano, generaría un ciclo de chirridos y anti chirridos. El tiempo entre cada chirrido y anti-chirrido se reduciría con el tiempo hasta que el agujero negro se atascara en la garganta del agujero de gusano. La detección de este tipo de señal gravitacional podría respaldar la existencia de agujeros de gusano.

William Gabella, físico de la Universidad Vanderbilt y coautor del estudio, dijo en un comunicado:

“Aunque los agujeros de gusano son muy, muy especulativos, el hecho de que podamos tener la capacidad de probar o al menos dar credibilidad a su existencia es bastante bueno”.

En este escenario, eventualmente el agujero negro dejaría de entrar y salir del agujero de gusano y se asentaría cerca de su garganta. Las consecuencias de tal final dependen de las propiedades completamente especulativas de la materia exótica que se encuentra en la garganta del agujero de gusano. Una posibilidad es que el agujero negro haya aumentado efectivamente la masa del agujero de gusano y que el agujero de gusano no posea suficiente materia exótica para mantenerse estable. Tal vez la interrupción resultante en el espacio-tiempo haga que el agujero negro convierta su masa en energía en forma de una cantidad extraordinaria de ondas gravitacionales, dijo Gabella.

Siempre que un agujero de gusano tenga una masa mayor que cualquier agujero negro que encuentre, debería permanecer estable. Si un agujero de gusano se encuentra con un agujero negro más grande, el agujero negro puede interrumpir la materia exótica del agujero de gusano lo suficiente como para desestabilizar el agujero de gusano, haciendo que colapse y probablemente forme un nuevo agujero negro, dijo Gabella.

Sigue siendo incierto lo que podría suceder si un agujero negro solo recortara los bordes de un agujero de gusano, con parte del agujero negro entrando en la boca de un agujero de gusano y el resto permaneciendo fuera de él.  Tal colisión también puede alterar la materia exótica del agujero de gusano, «dando lugar a un agujero de gusano inestable», agregó Gabella.

La investigación futura puede explorar las interacciones entre la materia exótica de un agujero de gusano y cualquier materia normal que entre en el agujero de gusano, así como escenarios más complejos, como lo que podría suceder si el agujero de gusano gira, dijo Gabella.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Physical Review Letters y puede ser leída en el sitio de preimpresión arXiv.org.

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Fuente: livescience

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