El camino mas corto entre dos puntos: Agujero de Gusano

Antes de nada, lo prometido es deuda. Aquí os dejo las velocidades que deben llevar nuestros amigos Linternas Verde para adquirir los colores que relatábamos en la anterior entrada:

• Azul: + 2.85x10⁷ m/s
• Añil: + 5.94x10⁷ m/s
• Morado: + 9.24x10⁷ m/s

(en estos tres casos, se acercan de ahí la velocidad positiva)

• Amarillo: - 2.60x10⁷ m/s
• Naranja: - 4.97 x10⁷ m/s
• Rojo: - 7.10 x10⁷ m/s

(en estos casos, se alejan y llevan velocidad negativa).

Y ahora, vamos al tema que nos preocupa hoy. Intentaré con estas líneas explicar lo que he aprendido de los agujeros de gusano mientras buscaba información estos días. Lo cierto es que la cosa se complica muchísimo con entrar un poco en materia, así que tratare de exponer lo más básico (que por otra parte, es lo que mejor he comprendido).

En primer lugar ¿qué diablos es un agujero de gusano? No, no es el agujero por el que salen los gusano de Beetlejuice .Un agujero de gusano es un “túnel” que conecta regiones distantes del universo o incluso regiones de universos paralelos. No sólo eso, sino que además, un agujero de gusano podría conectar épocas diferentes, permitiendo los viajes en el tiempo.

En la ciencia ficción, los agujeros de gusano son un tema recurrente. Se pueden encontrar múltiples ejemplos de su uso en series como “Star Trek” o “Stargate”, la novela “Contact” (de Carl Sagan), o su película homónima, videojuegos, como “EVE online” y, como no, en los comics, como los túneles “Boom” utilizados por Darkseid.

¿Cuál es el fundamento científico de todo esto? Los agujeros de gusano se pueden demostrar matemáticamente, pues son las soluciones a las ecuaciones de Einstein. Dichas ecuaciones son la descripción relativista de la gravitación y forman parte de la teoría de la relatividad general. No me voy a meter con ellas, pero podéis visitar Wikipedia para saciar vuestra curiosidad.

Así pues, la siguiente pregunta razonable es si existen dichos agujeros de gusano. En este caso, la respuesta es negativa, pues no se han encontrado (aun), evidencias de agujeros de gusano creados de forma natural. Por tanto, a día de hoy, los agujeros de gusano son un concepto teórico que nuestra tecnología no puede alcanzar.

Sin embargo, en cierto modo, se puede entender que un agujero negro es un agujero de gusano. Un agujero negro es una región del espacio en la cual la acción de la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de ella. Existen algunas soluciones de las ecuaciones de Einstein que postulan la existencia de agujeros de gusano con agujeros negros en cada uno de sus extremos. Cabe destacar que hay evidencias reales de agujeros negros, pues surgen de la muerte de las estrellas.

¿Qué pasaría si tratásemos de atravesar un agujero de gusano? Dado que los agujeros de gusano conectan regiones muy lejanas, una de las aplicaciones más evidentes es la de utilizarlos como atajos. No todos los agujeros de gusano se pueden atravesar (por ejemplo, los agujeros de gusano que contienen agujeros negros, pues permanecerían abiertos muy poco tiempo), pero aquellos que si, reciben el nombre de “traversable wormhole” (agujero de gusano transitable). La posible existencia de agujeros de gusano con estas características ha sido demostrada por diversos físicos. En 1988 Kip Thorne y Mike Morris demostraron la existencia de agujeros de gusano transitables que necesitaban materia exótica (es decir, materia que viola alguna propiedad sobre la energía que toda materia conocida respeta), para mantenerse abiertos. Más tarde se descubrió la existencia de agujeros de gusano transitables que no requerían atravesar la materia exótica (entre ellos los analizados por Matt Visser en 1989). También existe la posibilidad de convertir un agujero negro en un agujero de gusano soltando suficiente materia de energía negativa (materia exótica) en el. O de revertir el proceso y convertir un agujero de gusano en agujero negro mediante la acción de materia con energía positiva.

Aun con todo, la tecnología para crear agujeros de gusano esta fuera de nuestro alcance, pues sería necesario encontrar la forma de agrandar los agujeros de gusano submicroscópicos (cuya existencia se cree cierta), hasta un nivel macroscópico mediante el uso de materia exótica, que aun no sabemos como conseguir.

Y si consiguiéramos esa materia exótica, ¿cuanta necesitaríamos para abrir un agujero transitable? Pues no mucha… un agujero del tipo Thorne-Morris, requiere la nada desdeñable cantidad de 10⁸ veces la masa del Sol en materia exótica (y además su “boca” tendría un diámetro de 600 veces la distancia de la Tierra al Sol). Un agujero del tipo Visser, sin embargo, necesitaría la masa de Júpiter en materia exótica.

Por otro lado, no solo existen problemas para conseguir agujeros de gusano transitables. También hay que tener en cuenta los escollos que el viajero debería superar: muerte por las virulentas fuerzas gravitacionales en el túnel, muerte por incineración debida a la radiación, muerte por el contacto con la materia exótica o muerte por vejez antes de llegar al final del pasadizo. Incluso podría quedar atrapado en el agujero de gusano sin posibilidad de salir. Esperanzador, ¿cierto?

Otra pega. Imaginaos que somos capaces de crear un agujero de gusano que conecta regiones de nuestro universo. ¿Cómo sabemos que el final del túnel esta donde queremos? Pues realmente no podríamos saberlo, pero si que habría forma de cambiar de lugar la salida: una vez creada la entrada del agujero de gusano, podemos avanzar a través de el para llegar hasta el final. Allí, basta aprovechar la seguridad del túnel para saber si nuestro recién creado agujero sale en un región viable (imaginaos qué pasaría si el agujero tuviera la salida en la superficie del Sol y nosotros no lo comprobásemos antes). Si la región no es viable, podemos colapsar el agujero y empezar de cero. Si lo fuera, relocalizariamos la salida del túnel usando partículas cargadas y la acción de un campo eléctrico.

Aun con todo, no debemos desesperanzarnos. Por ejemplo, podríamos evitar los daños causados por la materia exótica creando un pasaje a través de ella para no tener que tocarla o bien creando el agujero de gusano de forma no simétrica, con el mismo fin.

Para terminar esta entrada, os voy a dejar un video sacado de spacetimetravel.org en el que podéis observar lo que veríais al atravesar un agujero de gusano. Espero que lo disfrutéis.

Fuentes:

1. Anderson Institute
2. Scientific American
3. Questions and Answers about Wormholes
4. Space time travel

El nacimiento de los Corps

Archivo JLN- Entrada 279.3

Sector 0000. Planeta Central de Oa. Quincuagésimo año desde el Comienzo.

Grandes seres pueblan nuestro universo. Seres que trabajan día y noche para mantener el equilibro y el orden. Pero hasta ellos necesitan un descanso. Y esto incluye, por supuesto, a los Guardianes del Universo. Desde Oa, el mundo central, los Guardianes han decidido dar un descanso a sus queridos Linternas Verdes, organizando un evento universal: El Rally Esmeralda.

Recuerdo el día que llegue aquí, a la maravillosa Oa. No tenia ni idea de las sorpresas que me esperaban. Y después de todos estos años, he visto cosas increíbles. Tanto que creía que nunca más nadie sería capaz de asombrarme. Y de nuevo, estaba equivocado, pues nunca creí que algo tan mundano (terráqueo quizá sea un término más apropiado para mí), como una carrera tendría lugar en Oa.

Apuro el paso, en dirección a uno de los puntos donde los Linternas se habían establecido para transmitirnos la carrera. Justo a tiempo para ver a los dos últimos competidores: John Stewart y Hal Jordan, ambos del sector 2814, concretamente del mismo lugar que yo, la Tierra. Las imágenes de ambos nos llegan de parte de Kilowog, uno de los Linternas Verdes más poderoso y conocido. Creo que fue quién entrenó a Hal, pero no estoy seguro.

Consigo hacerme un hueco entre la muchedumbre para tener buena visión del evento. Los corredores se situan en sus marcas, a la espera de que el Guardián de Oa de la salida. El pequeño hombrecillo azul de la toga roja explica el recorrido que deben seguir Hal y John durante la carrera. Pasarán por varios planetas en distintos sectores: Oa (sector 0000), Odym (sector 2628), Thanagar (sector 2682), Zamaron (sector 1416), Tierra (sector 2814), Qward (en el peligroso universo de antimateria, sector -0001), Okaara (sector 2828) y Ysmault (también en el sector 2814). En cada uno de ellos, se sitúa un árbitro, que se asegurará de que los corredores siguen la ruta establecida.

Inmediatamente después de terminar la explicación, el Guardián se hace a un lado y da comienzo a la carrera. Por segunda vez hoy me veo sorprendido, en este caso por la velocidad que alcanzan casi inmediatamente. Claro que ¿no es cierto que un Linterna Verde es tan rápido como sus pensamientos?

Aun no hay un cabeza de carrera, pero Hal no tarda en poner remedio a eso. En tan solo unos segundos, tanto él como John han recorrido la mitad de la galaxia y su velocidad es cada vez mayor. En un momento concreto, surge delante de ellos un agujero de gusano de un característico verde, que conecta los sectores 0000 y 2628. Nada más salir, les recibe el planeta Odym y una voz suena desde el anillo de Kilowog.

-Soranik, no creo que sea buen momento, estoy a punto de… ¡Oh! Kyle Rayner retransmitiendo para Oa –Resulta llamativo ver a un linterna verde sonrojado por la vergüenza-. Los competidores Hal Jordan y John Stewart se acercan al planeta Odym. Por algún motivo han cambiado su atuendo a azul, aunque no es relevante para el resultado de la carrera. Hal Jordan va en cabeza.

Recuerdo a Kyle, un chico de la Tierra, como Jordan y Stewart. Parece ser que esta vez se ha quedado en el banquillo, haciendo de árbitro. Soranik Natu es su novia, o eso tengo entendido. En cualquier caso, vuelvo mi atención a la carrera en el momento adecuado. Un brillo azul parece salir despedido de Hal. Y digo parece, pues ninguno de los que están conmigo ha notado nada extraño. ¿Debería preocuparme tener visiones? Me digo a mi mismo que es normal, después de todo lo que he podio ver en la maravillosa Oa, y me centro en la competición.

Imparables, los dos humanos continúan avanzando. Un nuevo agujero surge delante de Hal, esta vez con destino el sector 2682. Sin embargo, justo a la salida, John toma la delantera. Es él quién dirige la carrera ahora, hacia Thanagar. De nuevo, mientras ambos Linternas se acercan, una voz resuena desde el anillo de Kilowog.

-Cartel Hall retransmitiendo para Oa. John Stewart y Hal Jordan se aproximan a Thanagar. ¿El color del uniforme de los Linternas ha cambiado a añil recientemente? Tenéis un comportamiento extraño a veces. En cualquier caso, John va a la cabeza.

Aun estaba diciendo algo, pero la voz de Hawkman se apaga en el anillo de Kilowog. Un nuevo brillo, esta vez añil, surge del cuerpo de John, uno que solo yo soy capaz de ver. Me planteo la posibilidad de que el desayuno me haya sentado mal.

Retomo la carrera, que ha avanzado bastante, pues los dos competidores están saliendo de un nuevo agujero de gusano. Cerca, se puede ver el planeta de destino, Zamaron. Ch’p, el Linterna Verde que parece una ardilla, es el árbitro ahora.

-Desde Zamaron, Ch’p retransmitiendo para Oa. John Stewart encabeza la carrera, seguido de cerca por Hal Jordan. Se acercan rápidamente a Zamaron. Son tan habilidosos que incluso pueden cambiar el color de su traje del verde al morado sin perder velocidad.

Observo de nuevo un brillo, uno morado, saliendo del cuerpo de John. Cada vez me siento peor, nadie parece percatarse, ni siquiera Kilowog, que sigue atento la carrera. Todo el mundo vitorea, grita, estan emocionados. Yo soy el único en silencio, el único en tensión. Algo no va bien y yo lo se.

Pero la carrera sigue, y esta vez, terminan en el sector 2814, con destino a la Tierra. Hace tanto que no veo mi planeta natal… desearía poder volver allí. Que afortunados son Hal y John por poder estar simplemente cerca. Una voz conocida surge del anillo de Kilowog, aunque no es humana, sino marciana.

-J’onn J’onzz retransmitiendo para los Guardianes de Oa, desde la Tierra. Linterna Verde John Stewart y Linterna Verde Hal Jordan siguen el rumbo establecido. John Stewart lidera la carrera. Enviando imágenes de su avistamiento. Fin de la transmisión.

Las imágenes llegan a nosotros procedentes de la Tierra. Es sorprendente lo efectivo que es el Detective Marciano, aunque parecía ligeramente molesto. Quizá no le haga gracia que le entretengan con estas cosas, quién sabe.

Esta vez no he visto ningún destello. Eso es más extraño aun que antes. O quizá sea la señal inequívoca de que estaba viendo fantasmas donde solo hay niebla, no lo se. Desearía que se terminase esta extraña sensación.

Hal y John han recorrido la mitad del camino. Dentro de poco, estarán de vuelta, uno de ellos como ganador. Pero antes deben pasar por el tramo más peligroso, el universo de antimateria, en el sector -0001. Desde aquí, una nueva retransmisión de uno de los árbitros designado por los Guardianes.

-Arisia Rrab, sector -0001, cerca de Qward, retransmitiendo para Oa. Los competidores Hal Jordan y John Stewart se alejan de mi posición, siguiendo la ruta apropiada. Sus trajes parecen amarillos, que extraño. No hay un claro cabeza de carrera, parece un empate.

En ese momento, la multitud emite un rugido ensordecedor, emocionada. Nadie se percata del nuevo destello que surgíó de ambos competidores, un destello amarillo. Sentí mucho miedo en ese momento, tanto que me impedía moverme.

Totalmente atento a las imágenes que proyectaba el anillo de Kilowog, veo a Hal retomar el liderazgo de la carrera, aunque tiene a John prácticamente a su lado. ¿De quien será finalmente la victoria?

Una nueva brecha delante de ambos y estan en el sector 2828. Al igual que paso en Qward, el agujero de gusano dejó a los competidores delante del planeta Okaara.

-Soranik Natu, retransmitiendo para Oa. Hal Jordan y John Stewart se alejan de Okaara, según lo establecido. No tardaran mucho en llegar a Ysmault. Deberíamos hacer como ellos y cambiar nuestro traje a naranja, es bastante bonito.

Hal Jordan sigue primero. Se nota un claro esfuerzo por su parte, pero este no es mayor que el de John Stewart. Lo que nadie parece notar, es el nuevo brillo naranja, veloz, solitario, que surgía de Hal, tan menudo, como los demás e igual de significativo.

El penúltimo portal se abre ante ellos, el último sector antes de regresar a Oa, el sector del planeta Ysmault. Allí, el último hijo de Krypton espera la llegada de sus compañeros de la JLA.

-Superman retransmitiendo desde Ysmault para Oa. Los competidores Jordan y Stewart se alejan del planeta despidiendo un brillo rojizo. Mi visión telescópica me indica que ninguno es el vencedor ahora mismo, la lucha esta reñida. Les deseo suerte a ambos. Devuelvo la conexión.

¡Ahí esta, una vez mas, el maldito brillo, esta vez rojo! ¿Superman lo habrá visto también? Quién sabe, seguro que aun así no seria capaz de darse cuenta de lo que pasa. La rabia me invade, rabia por no haber podido detener esto, por ser el único que se ha percatado, por darme cuenta de que todos estos seres, supuestamente poderosos, no han sido capaces de evitar una amenaza cierta.

Me alejo del lugar, sin esperar el desenlace, dispuesto a hacer lo que fuera necesario para evitar la catástrofe. Y si no, este texto es testigo de lo que ocurre. Testigo de que soy el único que ha sido capaz de ver el peligro. El único que…

El archivo se rompe en este punto. Es imposible recuperar los datos restantes, todos los intentos han dado lugar a una sola palabra: “Sinestro”

A estas alturas de la película (perdón, de la entrada), os preguntareis de qué demonios va esto. Bueno, os lo explicaré: necesitaba una excusa para hablar de algo que muchos de vosotros habréis oído, el efecto Doppler. Y como no me apetecía buscar documentos gráficos, ¿qué mejor forma de ambientarlo que con una pequeña historia de mi puño y letra? Y, ¿qué mejor protagonista que Linterna Verde?

Bueno, a lo que íbamos. Lo que en realidad quiero presentaros no es el efecto Doppler habitual, sino el efecto Doppler relativista. Imagino que la mayoría sabréis lo que es el efecto Doppler: en pocas palabras, es el cambio aparente en la frecuencia de una onda debido a que la fuente que emite dicha onda, el receptor o ambos se encuentran en movimiento. Así, por ejemplo, cuando un coche de policía tiene la sirena conectada, notamos que el sonido que escuchamos cambia de tono conforme se acerca o se aleja de nosotros.

El efecto Doppler no solo tiene lugar en ondas sonoras, sino en cualquier tipo de onda. Particularmente, podemos jugar con la luz, que es una onda electromagnética y esta sujeta al efecto Doppler.

Si hablamos de efecto Doppler relativista, nos estamos refiriendo al mismo efecto, con la salvedad de que ahora la velocidad a la que se mueven emisor o receptor es relativista. Hablamos de velocidades relativistas cuando se acercan a la velocidad de la luz de forma sustancial (se suele tomar como baremo velocidades superiores al 10% de la velocidad de la luz).

Centrémonos ahora en el relato anterior. Si os habéis percatado, en cada uno de los planetas por los que pasan los dos linternas, el árbitro explica que ve su traje de cierto color. Lo que realmente observan es un cambio aparente en la frecuencia de la luz que emiten sus trajes. Y cuando digo frecuencia ( f ), puedo hablar perfectamente de longitud de onda ( λ ) , sin más que tener en cuenta que ambas están relacionadas por la siguiente ecuación:

c = λf

donde c es la velocidad de la luz.

Así pues, tenemos que en Oa, al iniciar la carrera, se les ve verdes (λ=550 nanómetros). En los tres planetas siguientes, Hal y John se acercan al planeta, produciendo un cambio en la longitud de onda diferente en cada uno. Al pasar por Odym se les ve azules (λ=500 nm), en Thanagar les ven de color añil (λ=450 nm) y en Zamaron les ven morados (λ=400 nm).

A partir de ahí, como el agujero de gusano esta situado tras el planeta, el arbitro respectivo los ve alejarse. Este hecho produce que sean vistos de color amarillo en Qward (λ=600 nm), de color naranja en Okaara (λ=650 nm) y de color rojo en Ysmault (λ=700 nm). Como nota, podeis consultar aquí las longitudes de onda del espectro electromagnético.

Con estos datos, y las ecuaciones que rigen el efecto Doppler relativista, podemos calcular de forma sencilla las velocidades que llevaban en cada punto de control. Es necesario destacar el hecho de que se estén alejando o acercando al receptor (al árbitro), pues el signo de la velocidad es diferente en cada caso (negativo si se alejan, positivo si se acercan).

La ecuación que relaciona la frecuencia de la onda emitida ( f_s ) con la frecuencia observada ( f_o ) es la siguiente:

donde v es la velocidad que debe llevar Linterna Verde.

Así, teniendo en cuenta la relación entre frecuencia y longitud de onda que hemos visto antes, sabemos que

f_o= c / λ_o

f_s= c / λ_s

con lo que basta sustituir y despejar un poquito para obtener la velocidad necesaria una vez sabida λ_s (que es siempre la misma, la correspondiente al verde),  y λ_o (que en cada caso depende del color con que vean a Linterna Verde en el planeta en el que estén.

Y ahora, voy a hacer gala una vez más de mi pereza y os voy a dejar que calculéis vosotros mismos las velocidades necesarias para que emitan en las longitudes de onda que he enumerado antes. Y si vosotros también sois muy vagos (cosa que no os podré recriminar), en la próxima entrada os prometo que os pongo la solución.

Antes de terminar, me gustaría destacar que se puede jugar mucho más con este efecto. Si llevasen una velocidad prácticamente igual a la velocidad de la luz, lo que se detectaría serían rayos gamma. Tened cuidado no os vayáis a convertir en Hulk si eso pasa.