La Teoría General de la Relatividad es una teoría que destaca por su asombroso poder predictivo: los agujeros negros y las ondas gravitacionales, por ejemplo, se descubrieron teóricamente décadas antes de que se confirmara fehacientemente su existencia. Ahora, un trabajo de especialistas del CONICET y de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP), publicado en la revista científica The European Physical Journal C, identificó un fenómeno astrofísico que podría ser útil para confirmar si en el Universo existe otro tipo de objetos que ya fueron descritos por la teoría de Albert Einstein: los agujeros de gusano.  

Los agujeros de gusano son puentes en el espacio y el tiempo que conectan dos puntos distantes del Universo, como si se tratara de un atajo. Estos objetos se han popularizado a través del cine y de la literatura de ciencia ficción. Por ejemplo, en la película Interestelar, un grupo de astronautas viaja rápidamente de un punto del Universo a otro muy lejano a través de un agujero de gusano cercano a Saturno en busca de otro planeta habitable.  

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“Un agujero gusano no es un ‘pozo infinito’ en el espacio, sino un túnel que puede ser atravesado y conecta dos regiones diferentes del universo. A diferencia de los agujeros negros, no sabemos si existen en la naturaleza. Sabemos, sí, que hay soluciones de las ecuaciones de la relatividad general que describen cómo serían estos objetos. Y desde hace más de 30 años los físicos tratan de determinar cómo serían sus manifestaciones astrofísicas en caso de existir. En otras palabras, qué clase de fenómenos producirían en el Universo. Nuestro estudio propone una manera de detectarlos en caso de que existan”, explica Gustavo Romero, uno de los autores del hallazgo, investigador superior del CONICET y director del Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR, CONICET-CIC-UNLP).

Desarrollo del equipo argentino

Ahora, el nuevo trabajo de Romero, de la investigadora del CONICET Daniela Pérez y el licenciado en astronomía Milos Ertola Urtubey, también del IAR, lograron revelar un aspecto inédito de los agujeros de gusano. “Básicamente mostramos que si un agujero de gusano rota sobre su eje (tal como lo hacen casi todos los objetos astrofísicos) arrastra consigo los campos magnéticos ambientales produciendo un flujo de energía electromagnética que puede ser usado para revelar su existencia”, explica Romero. Y agrega: “Ese flujo de energía electromagnética es colimado (concentrado) en la dirección del eje de rotación, conformando dos chorros que emergen del objeto. El fenómeno es similar, pero con algunas diferencias, a lo que los agujeros negros producen en el centro de las galaxias activas y los quasars”.

Por su parte, Daniela Pérez explica que “el flujo electromagnético asociado a esta clase de agujeros de gusano es comparable a los producidos por agujeros negros que rotan muy rápido. Precisamente, en este nuevo trabajo nos basamos en la idea de que los agujeros negros rotan: son espacio-tiempo que tienen una curvatura específica. Cuando el agujero negro rota, el propio espacio-tiempo va rotando con él. Como consecuencia, si hay campos magnéticos en torno al agujero negro resultan arrastrados y se van ‘retorciendo’, para terminar siendo expulsados”, explica Pérez. Y continúa: “Entonces, con esta idea de base, pensamos: ¿Qué otra clase de objeto en el universo tiene este mismo efecto que los agujeros negros sobre el espacio-tiempo? Sabíamos que alrededor de estos objetos, los agujeros de gusano, el espacio también rota. Nos propusimos investigar si este mecanismo de emisión de chorros electromagnéticos también es posible en agujeros de gusano. Y la respuesta fue positiva”.

El nuevo trabajo abre un amplio abanico de posibilidades para investigar a los agujeros de gusano en interacción con su entorno y mediante una serie de cálculos analíticos y numéricos desarrollados por los autores del trabajo es posible determinar el valor del flujo electromagnético generado para distintos valores de los parámetros que caracterizan la geometría de los agujeros de gusano.

Hasta ahora sólo se habían estudiado los efectos de lentes que los agujeros de gusano pueden realizar sobre estrellas y objetos de fondo, una línea que ha sido desarrollada en la Argentina desde hace más de un cuarto de siglo por Romero y Ernesto Eiroa, del Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, CONICET-UBA), y los efectos que sufre la materia al caer en ellos, estudios liderados por Pérez y Romero. El nuevo fenómeno descubierto por los especialistas del CONICET y de la UNLP abre la puerta a nuevas formas de buscar agujeros de gusano en el universo y al estudio de sus potenciales manifestaciones astrofísicas.

“Hay distintos grupos de investigación que a lo largo de los años, a través de distintas observaciones, tratan de buscar ciertas signaturas o características observables que permitan detectar a estos objetos. En este nuevo trabajo, hemos aportado una herramienta que podría ser útil para descubrirlos”, indica Pérez. Y agrega: “Ampliar el conocimiento sobre el universo permite explorar los límites de las teorías físicas actuales”.

Romero, por su parte, concluye: “Asimismo, el conocimiento de qué sucede en los agujeros de gusano, existan o no en el mundo real, sirve para entender la naturaleza del espacio, el tiempo y la gravedad. Hace ya más de 30 años que el Premio Nobel de Física Kip Thorne y sus colaboradores mostraron que si existieran los agujeros de gusano, podrían conectar no sólo regiones muy separadas del espacio, sino también del tiempo”.

Referencia bibliográfica:

Ertola Urtubey, M., Pérez, D., & Romero, G. E. (2024). Outgoing electromagnetic flux from rotating wormholes. The European Physical Journal C, 84(11), 1163.

 https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-024-13563-2

Fuente: conicet.gov.ar