Burato de verme

Esquema básico dun burato de verme en 3D

En física, un buraco de verme, tamén coñecido como unha ponte de Einstein-Rosen^[1], é unha hipotética característica topolóxica do espazo-tempo, descrita polas ecuacións da relatividade xeral, a cal é esencialmente un "atallo" a través do espazo e o tempo. Un buraco de verme ten polo menos dous extremos, conectados a unha única "gorxa", podendo a materia viaxar dun extremo a outro pasando a través desta.

Simulación dunha ponte Einstein Rosen tridimensional nunha superficie bidimensional. O atallo espacial para quen viaxe ao outro lado do burato atravesándoo resulta evidente fronte a quen viaxe pola superficie bidimensional sen pasar polo burato.

Neste sentido é unha actualización da decimonónica teoría dunha cuarta dimensión espacial que supoñía -por exemplo- dado un corpo toroidal no que se podían atopar as tres dimensións espaciais comunmente perceptibles, unha cuarta dimensión espacial que reduciría as distancias... e así os tempos de viaxe. Unha forma mais sinxela e esquemática de simular un burato de verme é considerar unha estrutura formada por dous funiles tridimensionais unidos pola zona mais estreita mentres as bocas dos funiles están unidas a unha superficie bidimensional curvada (que fai as veces do espazo tridimensional ordinario).

No presente a Teoría de cordas admite a existencia de máis de tres dimensións espaciais, pero as outras dimensións espaciais estarían compactadas a escalas subatómicas (segundo o modelo topolóxico de Kaluza-Klein), polo que parece moi difícil (diríase "imposible") aproveitar tales dimensións espaciais "extra" para viaxes no espazo e no tempo.

Cando unha estrela superxigante vermella explota, bota materia ao exterior, de xeito que remata sendo dun tamaño inferior convertese nunha estrela de neutróns de superar a masa da estrela o límite de Chandrasekhar. Mais tamén pode ocorrer que se comprima tanto que colapse aínda máis e desapareza deixando un burato negro no lugar onde se atopaba, ao superar a masa da estrela o límite de Tolman–Oppenheimer–Volkoff  . Este burato tería unha gravidade tan grande que nin sequera a radiación electromagnética podería fuxir do seu interior. Estaría arrodeado por unha fronteira esférica, chamada horizonte de sucesos. A luz traspasaría esta fronteira para entrar, mais non podería saír, polo que o burato visto dende grandes distancias debería ser completamente negro (aínda que Stephen Hawking postulou que certos efectos cuánticos xerarían a chamada radiación de Hawking). Dentro do burato, os astrofísicos conxeturan que se forman unha especie de cono sen fondo. En 1994, o telescopio espacial Hubble detectou a presenza dun burato moi denso no centro da galaxia elíptica M87, pois a alta aceleración de gases nesa rexión indica que debe existir un burato negro supermasivo, cunha masa equivalente a 3500 millóns de soles. Dentro de miles de millóns de anos, este burato poderia absorber á galaxia enteira.

Historia

Burato de Verme de Einstein-Rosen, ou Ponte Einstein-Rosen

Pouco despois da publicación da Teoría da Relatividade Xeral, o físico alemán Karl Schwarzschild desenvolveu unha serie de solucións as ecuacións da TGR que daban lugar a formación de estrelas colapsadas nun punto (o que hoxe chamamos burato negro de Schwarzschild, e que describe os buratos negros estáticos). Como resultado no centro diste tipo de burato negro producese unha singularidade, facéndose infinita a curvatura do espazotempo. Baseándose nesta solución Albert Einstein e Nathan Rosen tentaron explicar esta singularidade coma un portal a un espazo-tempo afastado publicando esta tese nun artigo conxunto no ano 1936, o que conducirá ao concepto hipotético de burato de verme.^[2]

No ano 1959 Martín Kruskal demostrou que a solución de Schwarzschild ten un horizonte liso e polo tanto ningunha singularidade pode permanecer tralo horizonte^[3].

As teóricas viaxes no espazotempo terían lugar sempre que a nave espacial se mantivese viaxando xusto pola beira do buraco de verme dende o seu punto de entrada e cara ao seu obxectivo de saída- mantendo unha linha xeodésica-, sempre que poidese resistir a atracción gravitatoria do burato.

Viaxes no tempo

No ano 1937 o físico teórico de orixe holandés Willem Jacob van Stockum publicou un artigo na revista "Proceedings of the Royal Societyt of Edimburg" titulado "O campo gravitatorio dunha distribución de particulas que xiran arredor dun eixe de simetría"^[4], no citado artigo Stockum daba unha das primeiras solucións exactas da ecuación de campo gravitatorio para o caso dun grupo de partículas rotando en torno a un eixe común de simetría, un cilindro de materia rotando que tecnicamente se coñece en inglés como  "van Stockum dust", descubrindo que era posible crear un bucle temporal pechado , o que permitiría a un observador viaxando arredor do cilindro rotatorio viaxar ao pasado.

Na década de 1940 Kurt Gödel elaborou un conxunto de solucións as ecuacións de campo de Einstein que permitian a existencia de bucles temporais, que foron publicadas en varios artigos, un deles titulado "Un exemplo dun novo tipo de solucións cosmolóxicas das ecuacións einstenianas do campo gravitatorio"^[5], e outro titulado "Universos rotatorios na Teoría Xeral da Relatividade"^[6], nestes artigos estableceusa a posibilidade da existencia de bucles temporais pechados que permitirian viaxar ao pasado.

En 1974 o físico teórico Frank J. Tipler calculou que un cilindro superdenso xirando sobre o seu eixo a metade da velocidade da luz podería usarse como máquina para viaxar ao pasado^[7][8].

O físico teórico de orixe mexicana Miguel Alcubierre Moya tamén ten deseñado máquinas para viaxar ao pasado, desenvolvendo un modelo matemático chamado "métrica de Alcubierre" que permitiría teoricamente deformar o espazotempo e polo tanto cabería a posibilidade de realizar viaxes superlumínicos^[9]. Tamén os físicos teóricos Benjamin K. Tippett e David Tsang deseñaron no ano 2013 un modelo de máquina temporal na que os viaxeiros do interior estarían desplazandose rotacionalmente nunha liña temporal pechada de tal xeito que dentro do cilindro rotatorio xeraríase un espazotempo de Ridler, mentres que os observadores externos permanecerian nun espazotempo de Minkowski^[10].

Notas

1. "This new equation might finally unite the two biggest theories in physics, claims physicist". science alert. Consultado o 29/08/2016. 
2. Einstein, Albert; Rosen, Nathan (1935). "The Particle Problem in the General Theory of Relativity". Physical Review (48): 73–77. doi:10.1103/PhysRev.48.73. 
3. Kruskal, Martin (1970). "Maximal Extension of Schwarzschild Metric" (PDF). Physical Review 119 (5): 1743–1745. doi:10.1103/PhysRev.119.1743. 
4. Stockum, Willem Jacob van (xaneiro 1938). ""The gravitational field of a distribution of particles rotating around an axis of symmetry."". Proceedings of the Royal Society of Edinburgh (57): 135–154. doi:10.1017/S0370164600013699. 
5. Gödel, Kurt (1949). "An example of a new type of cosmological solutions of Einstein´s field equations of gravitation" (PDF). Reviews of modern physics 31 (3): 447–450. Arquivado dende o orixinal (PDF) o 20 de outubro de 2016. Consultado o 06 de xaneiro de 2017. 
6. Gödel, Kurt (1989). Obras Completas. Alianza Editorial. p. 373. ISBN 84-206-2286-9. 
7. Tipler, Frank J. "Rotating cylinders and the possibillity of global the causality violation" (PDF). Consultado o 07/01/2016. 
8. Tipler, Frank J. (1974). "Rotating cylinders and the possibility of global causality violation". Physical Review 9 (8). 
9. "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity" (PDF). Consultado o 07/01/2017. 
10. "Traversable Achronal Retrograde Domains In Spacetime" (PDF). Consultado o 07/01/2017. 

---

Este artigo sobre astronomía é, polo de agora, só un bosquexo. Traballa nel para axudar a contribuír a que a Galipedia mellore e medre.  Existen igualmente outros artigos relacionados con este tema nos que tamén podes contribuír.

---