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todo sobre los agujeros de gusanos

Los agujeros de gusano

Para los nuevos viajeros en el tiempo, el futuro (¿o será el pasado?) empieza a verse sombrío.

Los túneles hipotéticos llamados agujeros de gusano, parecían la mejor opción para construir una verdadera máquina del tiempo.

Estos atajos cósmicos, que unen un punto en el Universo con otro, son preferidos por los escritores de ciencia ficción tanto como manera de explicar el viaje en el tiempo como la forma de librar las limitaciones impuestas por la velocidad de la luz.

El concepto de los agujeros de gusano será familiar para cualquiera que haya visto los programas de televisión Farscape, Stargate SG1 y Viaje a las Estrellas: Espacio Profundo Nueve.
(N. de T.: los nombres de los programas varían entre países)


Los agujeros de gusano retuercen la estructura del Universo

La secuencia con la que abre la nueva serie del Doctor Who en la BBC, muestra al Tardis precipitándose a través de un "vórtice" que se parece sospechosamente a un agujero de gusano - aunque el método de viaje preferido por el Doctor nunca se explica en detalle.

Pero la idea de construir estos llamados agujeros de gusano que puedan atravesarse se ve cada vez lejana, de acuerdo con dos nuevos estudios científicos.

Conexión remota

Una analogía comúnmente usada para visualizar estos fenómenos involucra hacer dos agujeros en extremos opuestos de una hoja de papel para representar puntos distantes en el Universo. Uno puede entonces doblar el papel de tal forma que los dos puntos lejanos queden posicionados uno encima del otro.

Si fuera posible retorcer el espacio-tiempo de esta manera, una persona podría meterse en un agujero de gusano y salir en un tiempo remoto o en un lugar distante.
La persona pasaría a través de una región en el agujero de gusano llamado la garganta, la cual se ensancha en ambos extremos.

De acuerdo con una idea, un agujero de gusano podría mantenerse abierto al llenar su garganta, o la región que la rodea, con un ingrediente llamado materia exótica.
Esta es una sustancia realmente extraña y explicarla requiere que los científicos vayan más allá de las leyes de la física clásica, hacia el mundo de la mecánica cuántica.
La materia exótica es repelida, en vez de atraída, por la gravedad y se dice que tiene energía negativa -es decir, que tiene menos aún que el espacio vacío.

Rompe leyes

Pero, de acuerdo con un nuevo estudio de Stephen Hsu y Roman Buniy, de la Universidad de Oregon, Estados Unidos, este método para construir agujeros de gusano que se puedan atravesar puede tener fallas insalvables. En un artículo publicado en el servidor de pre-impresión arXiv, los autores estudiaron una especie de agujero de gusano en el cual el "tubo" espacio-tiempo muestra sólo desviaciones pequeñas respecto a las leyes de la física clásica.

Estos agujeros de gusano "semi-clásicos" son el tipo más deseable para el viaje en el tiempo ya que, teóricamente, permiten a los pasajeros predecir dónde y cuándo saldrán de ellos.

En cambio, los agujeros de gusano gobernados completamente por las leyes de la mecánica cuántica muy probablemente transportarían su carga a un lugar y tiempo no deseados.
Los cálculos de los investigadores de Oregon muestran que un agujero de gusano que combina materia exótica con espacio-tiempo semi-clásico sería esencialmente inestable.


El concepto es favorecido por los escritores de ciencia ficción

Este resultado se basa en parte en un artículo anterior en el cual Hsy y Buniy argumentaban que los sistemas que violan el principio físico conocido como la condición de no energía se vuelven inestables.

"No estamos diciendo que no se pueda construir un agujero de gusano sino que, los que probablemente se pudieran construir -aquellos predecibles en los que se puede decir que el Sr. Spock aterrizará en Nueva York a las 2pm hoy - esos, parece ser que se desharían en pedazos", dijo el Dr. Hsu.

Muy apretados

Un estudio independiente realizado por Chris Fewster, de la Universidad de York, Reino Unido, y Thomas Roman de la Universidad Estatal Central de Connecticut, Estados Unidos, se acerca al problema de los agujeros de gusano de manera distinta.

Entre otras cosas, su análisis se refiere a la propuesta que dice que las gargantas de los agujeros de gusano no podrían mantenerse abiertas usando cantidades arbitrariamente pequeñas de materia exótica.

Fewster y Roman estiman que, aun si fuera posible construir un agujero de estos, su garganta probablemente sería demasiado pequeña para viajar en el tiempo.
Podría ser posible, en teoría, afinar cuidadosamente la geometría del agujero de gusano de tal manera que su garganta se haga lo suficientemente grande para que una persona quepa por ella, dice Fewster.

Pero construir un agujero de gusano con una garganta cuyo radio sea lo suficientemente grande para que quepa un protón requiere que se afine con una precisión de 1 en 10 a la 30. Un agujero de gusano con tamaño para un humano requeriría una afinación de 1 en 10 a la 60.

"Francamente, ningún ingeniero será capaz de hacer esto", dijo el investigador de York.

Los autores están en este momento preparando un manuscrito para su publicación.

Punto de vista en apoyo

Sin embargo, todavía hay apoyo dentro de la comunidad científica a la idea de agujeros de gusano que se puedan atravesar. Un físico dijo a BBC News que podían ver problemas con las conclusiones de Hsu y Buniy.

"Se sabe de numerosas situaciones en las que se viola la condición de no energía. Y su argumento prohibiría cualquier violación de ella", comentaron.

"De ser cierto, no habría que preocuparse entonces por la radiación de Hawking desde un agujero negro; todo el vacío de un agujero negro se volvería inestable".

La física del estudio no está en duda, explicó el investigador. El verdadero cambio está en la explicación de cómo construir agujeros de gusano lo suficientemente grandes para que tengan usos prácticos.

Stephen Hawking, el astrofísico de Cambridge, está entre los investigadores que han reflexionado sobre los agujeros de gusano.
En la década de los ochentas, argumentó que algo fundamental en las leyes de la física impediría usar los agujeros negros para viajar en el tiempo. Esta idea es la base de la Conjetura de la Protección Cronológica de Hawking.

universo

 

 

¿Cómo empezó todo? Antigua pregunta con respuestas polémicas y disímiles. Vieja interrogante de la humanidad que en otras palabras se traduce ¿qué agentes dieron origen al universo? Y, si los hubo ¿qué los creó? O quizás, el universo, o los agentes que lo crearon, existieron siempre, y no tienen que ser creados. Hasta hace poco tiempo, los científicos se excusaban de dar respuestas a tales preguntas, ya que consideraban que ellas pertenecían a la metafísica o la religión más bien que a la ciencia. Sin embargo, en los últimos años, se ha podido explicar con leyes de la ciencia hasta una fracción mínima del primer segundo del universo. Lo anterior, no significa que la raza humana se encuentre al borde de la cúspide del conocimiento científico sobre las características del universo. En realidad es posible que nunca lo alcance, dado que a medida que se acrecienta la información, se plantean cada vez nuevas interrogantes. Así, el verdadero científico reconoce con humildad y modestia que lo que actualmente se sabe del cosmos es eminentemente provisorio, constituyendo por así decir, los primeros andamiajes del conocimiento sobre él.

O.U. William Blake

Relativo a la interrogante de sí, y cómo, el universo comenzó, la gente ha reflexionado muchos siglos sobre esa cuestión. La historia registra, básicamente, dos escuelas de pensamiento sobre el tema. Una de ellas, estaba basada en las antiguas tradiciones, y las religiones judía, cristiana e islámica. Sostenía que el universo tuvo una creación que data tan sólo unos pocos miles de años. Por ejemplo, el Obispo Usher desarrollando un sumatorio de acontecimientos relatados en el Antiguo Testamento, estimó que el universo había sido creado cuatro mil cuatro años aC. Esa afirmación del Obispo también fue usada para apoyar la idea de que en el transcurso de ese tiempo aparece, evoluciona y se desarrolla técnica y culturalmente la raza humana. Si ello hubiese sido así, la evolución de la humanidad sería mucho más avanzada que la que comporta actualmente. De hecho, esa fecha bíblica estimada por el Obispo Usher para la creación del universo, es cercana al final de la pasada época glacial, la cual coincide con la aparición de los modernos seres humanos.

Por otra parte, la historia nos difunde el pensamiento del filósofo griego Aristóteles, a quién no le gustaba la idea que el universo tuviese un principio. Sentía que ello implicaba una intervención divina. Prefirió sostener que el universo, había existido, y existiría siempre. Algo que era eterno y, mucho más perfecto que si hubiese tenido una creación. Sobre la evolución humana, sostenía que la aparición de la raza se retardó debido a las catástrofes periódicas que padecía la Tierra.

Además, ambas escuelas sostenían que el universo no había experimentado cambio alguno en el tiempo. Este había sido creado tal como lo es en el presente, o había existido siempre como se le observa. Esta afirmación debe ser considerada como algo bastante natural, ya que la vida humana, así como los registros históricos, no tienen un muy largor camino recorrido como para poder tenido la oportunidad de apreciar los cambios sufridos por el universo. Pero el meollo del debate estaba centrado en si el universo ha existido siempre, o si éste fue creado en un tiempo finito en el pasado. Un universo como lo presentaban ambas escuelas, era realmente un tema para la metafísica o la religión. En 1781, el filósofo alemán Immanuel Kant, arbitra sobre la materia en su monumental trabajo la «Crítica de la razón pura». En él, Kant concluyó que había argumentos igualmente válidos, tanto para creer que el universo tenía un principio, como para creer que éste no había tenido un comienzo. Como su título sugiere, sus conclusiones fueron basadas simplemente sobre la razón. En otras palabras, en ellas no se tomaron en cuenta ninguna observación sobre el universo. Después de todo, en un universo que es invariante, qué debía observarse allí.

Sin embargo, en el siglo XIX, se empezaron a acumular evidencias de que tanto la Tierra como el universo sufrían cambios en el tiempo. Por un lado, estudios de geólogos establecieron que tanto la formación de las rocas, así como los fósiles que se encuentran en ellas, habría tomado cientos o miles de millones de años. Ello otorgaba a la Tierra una edad muy superior a la estimada para el universo por el Obispo Usher. Por otro, el físico alemán, Ludwing Boltzmann, descubrió la Segunda Ley de la Termodinámica: la cantidad total de desorden en el universo (que es medido por una cantidad llamada entropía), siempre aumenta con el tiempo. Esto, como el argumento sobre el progreso humano, sugiere que el universo tiene un tiempo de vida finito, ya que, si no fuese así, habría degenerado en un estado de desorden completo, en el que todo estaría a la misma temperatura.

Pero lo que en definitiva cambió el giro del debate sobre el origen del universo fue el descubrimiento de su expansión. El estudio del movimiento de las galaxias nos lleva, al retroceder en el tiempo, a concluir que ellas, hace unos 15.000 millones de años, se encontraban en algún momento «apiñadas» unas encima de las otras. Se trata de un momento del universo, en que la densidad de la materia y la curvatura del espaciotiempo eran infinitos. Un escenario en el cual no son aplicables las leyes conocidas de la ciencia. Pero con un Big Bang, la física cuenta con leyes y sólidas herramientas teóricas para poder explicar cómo pudo haber sido el proceso físico que dio origen al universo.

Sin embargo, no a todos los científicos satisfizo o satisface la idea del Big Bang. Muchos de ellos, como los del grupo denominado «los miserables»*, hicieron y hacen intentos para evitar el Big Bang. Los argumentos que usaron o usan van desde el científico al político y religioso. Uno de esos intentos es el que se traduce en el modelo del estado estacionario (steady state). En lo medular, sus creadores los astrofísico ingleses Fred Hoyle, Hermann Bondi y John Lyttleton conjeturaron que a pesar de la expansión global vivíamos en un «universo estacionario»: el escenario cósmico se mantendría inmutable, pese al alejamiento de las galaxias unas de otras, ya que en los espacios que se irían generando aparecían nuevas galaxias como producto de materia de continua creación. El universo habría existido, y seguiría existiendo siempre, en más o menos el mismo estado que se le observa hoy.

La idea matriz de esos destacados hombres de ciencia ingleses era la de formular una nueva cosmología. Su motivación: restablecer la estabilidad del universo. En esta teoría se admite el movimiento de recesión de las galaxias. Pero se compensa el enrarecimiento del universo con la hipótesis de una continua creación de materia. Así, a pesar de la expansión, la densidad del cosmos (galaxias y átomos) permanece invariable. Resultado: pese a las apariencias, el universo es estático y eterno.

El modelo del estado estacionario tuvo enorme éxito. Hasta los finales de la década de los años 60 del siglo XX gozó de una gran popularidad entre los científicos. Pero algunas observaciones lo pusieron en aprietos. Los resultados astronómicos contradecían sus predicciones (ver la figura 07.02-3). Sin embargo, Fred Hoyle continúo sosteniéndolo hasta, prácticamente, el día de su muerte acaecía el 21 de agosto del 2001. Esta obstinación de uno de los investigadores más originales de nuestra época ilustra una vez más la fuerza del paradigma del universo estático.

Para los adherentes del modelo del estado estacionario, el universo puede ser infinito en el espacio y lo es con certeza en el tiempo. Pero los datos astronómicos, como ya lo señalamos, no apoyan este modelo, apoyan el del Big Bang, según el cual hasta el tiempo es finito y hubo un «principio». Nuestro universo puede ser finito; no existen, al menos, pruebas importantes en contra.

Si el universo es finito pese a su gran tamaño, nuestra cosmología empieza a asemejarse a la imagen de un mundo limitado de la época medieval. Irónicamente, a pesar de los grandiosos avances científicos, estaríamos descubriendo el carácter esencialmente finito y limitativo de la existencia en nuestro universo. Pero no son ni Dios ni el universo los que ponen esos límites a lo posible. Son las propias leyes naturales.

Si algún día cercano llegan los científicos a saber las leyes fundamentales de la creación y de la posterior evolución del universo, entonces, como lo ha apuntado más de una vez Steven Hawking, estará próximo el fin de la física teórica. Muchos científicos no comparten esta opinión, que les recuerda la mantenida a finales del siglo XIX, que opinaban también que la física se acercaba a su fin. Estos físicos creen que la física existirá siempre y que hay estructuras inacabables y nuevas leyes aún por descubrir. ¿Quién tiene razón?

Nadie puede estar seguro de ello. Pero lo cierto es que la respuesta no vendrá de las especulaciones teóricas.

todo sobre el sistema solar

¡Bienvenidos!

Despegue de un cometaLa TierraSaturno

 

Nuestro lugar en el universo es un pequeño planeta que gira alrededor de una estrella mediana, ubicada en el brazo de una enorme galaxia, una más de las incontables que se encuentran dispersas en el universo. Desde nuestro mundo natal (el único lugar donde podemos asegurar que existe vida), miramos el espacio y contemplamos las maravillas del cosmos. Cerca de la Tierra se encuentran los planetas y demás cuerpos del sistema solar, orbitando nuestro fecundo y familiar Sol; mucho más lejos se distinguen las otras estrellas de nuestra galaxia, algunas brillantes y calientes, otras diminutas y pálidas. Podemos observar nubes de gases de donde surgen las estrellas y percibir extraños fenómenos que indican el enigmático vacío que han dejado las estrellas muertas en violentos cataclismos; también vemos lagunas lácteas que señalan la posición de otras galaxias y, forzando hasta sus límites los instrumentos astronómicos, los científicos investigan los misterios fundamentales: cómo pudo haberse iniciado el universo y cuál podría ser su fin.

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ajugeros negros

¿Qué efectos tiene sobre nuestro planeta la existencia de los agujeros negros?

Calma, el agujero negro más cercano a nuestro planeta está bastante lejos (al menos lo que conocemos), sin embargo los investigadores a nivel mundial llevan un registro constante no solo de la actividad de los agujeros negros ya detectados sino también están a la búsqueda de nuevos agujeros negros y de estrellas moribundas que estén a punto de entrar a la fase de agujero negro.

¿Y qué pasará con nuestro Sol?

Si queda alguna duda no queda sino mencionar que el Sol de nuestro sistema no puede convertirse en un agujero negro debido al factor del límite de Chandrasekhar, el cual requeriría que sus dimensiones fueran de 1,5 veces los actuales. Por cierto, la estrella que nos dá calor tiene 5'000,000 de años de vida.

Actualmente se presume que en el centro de nuestra galaxia existe un agujero negro, el cual provoca el movimiento y la forma de ella, esto no debe de asustarnos (por el momento) pues con los conocimientos actuales se ha concluido que sus efectos sobre nuestro Sistema Solar y sobre nuestro planeta son prácticamente nulos. Aunque se han encontrado evidencias de la presencia de agujeros negros fuera de los centros de galaxias, esto abre un nuevo campo de estudio pues modifica y amplia los posibles tipos de agujeros negros que pueden existir.

La imagen mostrada a la izquierda ha sido difuminada para poder mostrar con mayor nitidez la emisión de rayos X de una extensión de nubes de gas a altas temperaturas rodeando al posible agujero negro súper masivo Sagitario A. La temperatura ha sido calculada en aproximadamente varios millones de grados y ha sido producida probablemente por ondas de choque generadas por la explosión de una supernova y quizás por la colisión de vientos provenientes de jóvenes estrellas masivas. El probable agujero negro se encuentra a unos 10 años luz del centro de nuestra galaxia.

Imagen tomada con un espectrómetro de imágenes avanzado (ACIS)

Escala: Imagen está a 1.3 arcmin sobre un lado.

Dos imágenes mostrando lo mismo, a la izquierda de la foto tenemos una imagen tomada con rayos X mientras que la de la derecha ha sido tomada con una cámara óptica . Ambas fueron captadas por el Observatorio de rayos X Chandra y por el telescopio espacial Hubble respectivamente. El primero muestra un punto del cual emana una cantidad enorme de rayos X mientras que el segundo muestra una galaxia en espiral asociada con la fuente de rayos X: la fuente de dichos rayos está localizada en el centro de dicha galaxia y posee una emisión energética baja de rayos X ésta es consistente con la absorción de una fina nube de gases. La combinación de una emisión poderosa de rayos X, absorción de rayos X de baja energía y la relativamente apariencia óptica normal de la galaxia sugiere que la fuente es un tipo raro de agujero negro denominado un "quasar Tipo 2".



¿Existen los agujeros blancos?

Si se analizan en detalle las ecuaciones de las que se derivan las propiedades relativistas vamos a encontrar siempre que teóricamente existe una solución simétrica para cada una de ellas, es decir, así como tenemos la idea de que para la materia existe la antimateria, o a lo negro se opone lo blanco, de igual manera podemos deducir teóricamente que debe de existir algo que posea características completamente opuestas a la de los agujeros negros.

Para este caso, sabemos que los agujeros negros son definidos como un horizonte de sucesos dentro del cual todo objeto no importando su estado es atrapado indefectiblemente por una fuerza gravitatoria inmensa (casi infinita), por oposición podemos entender que debe de existir (al menos teóricamente) un agujero blanco con un horizonte de sucesos en donde todo lo que esté dentro de él será violentamente repelido, tal vez con una fuerza inmensa (casi infinita) esto nos lleva a pensar en las ideas (nuevamente las cito) de la materia y la antimateria. Pero lo interesante está en que si bien las matemáticas efectivamente pueden darnos una respuesta simétrica tan controversial, también es cierto que un horizonte de sucesos con esas características es improbable y hasta el momento no ha habido descubrimiento que contradiga su no existencia real



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