La rotación de los agujeros negros podría hacer un viaje hiperespacial por fin a su alcance

Uno de los escenarios de ciencia ficción más preciados es el uso de un agujero negro como portal a otra dimensión o tiempo o universo. Esa fantasía puede estar más cerca de la realidad de lo que se había imaginado.

Los agujeros negros son quizás los objetos más misteriosos del universo. Son la consecuencia de que la gravedad aplasta a una estrella moribunda sin límite, lo que lleva a la formación de una verdadera singularidad, lo que ocurre cuando una estrella entera se comprime hasta un solo punto y produce un objeto con densidad infinita. Esta singularidad densa y caliente hace un agujero en el tejido del propio espacio-tiempo, posiblemente abriendo una oportunidad para los viajes hiperespaciales. Es decir, un atajo en el espacio-tiempo que permite viajar en distancias de escala cósmica en un corto período.

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Anteriormente, los investigadores pensaron que cualquier nave espacial que intentara usar un agujero negro como un portal de este tipo tendría que considerar lo peor de la naturaleza. La singularidad caliente y densa haría que la nave soportara una secuencia de estiramientos y apretones cada vez más incómodos antes de que se vaporice por completo.

Volando por un agujero negro

Mi equipo en la Universidad de Massachusetts Dartmouth y un colega en Georgia Gwinnett College han demostrado que todos los agujeros negros no son iguales. Si el agujero negro como Sagittarius A *, ubicado en el centro de nuestra propia galaxia, es grande y está girando, entonces la perspectiva de una nave espacial cambia dramáticamente. Eso es porque la singularidad con la que una nave espacial tendría que lidiar es muy suave y podría permitir un pasaje muy pacífico.

La razón por la que esto es posible es que la singularidad relevante dentro de un agujero negro giratorio es técnicamente "débil" y, por lo tanto, no daña los objetos que interactúan con él. Al principio, este hecho puede parecer contradictorio. Pero uno puede pensar que es análogo a la experiencia común de pasar rápidamente el dedo a través de la llama de una vela de casi 2,000 grados sin quemarse.

Mi colega Lior Burko y yo hemos estado investigando la física de los agujeros negros durante más de dos décadas. En 2016, mi Ph.D. estudiante, Caroline Mallary, inspirada en la exitosa película de Christopher Nolan Interestelar, se dispuso a probar si Cooper (el personaje de Matthew McConaughey) podría sobrevivir a su caída en Gargantua, un agujero negro ficticio, supermasivo y de rápida rotación, unas 100 millones de veces la masa de nuestro sol. Interestelar se basó en un libro escrito por el astrofísico ganador del Premio Nobel Kip Thorne y las propiedades físicas de Gargantua son fundamentales para la trama de esta película de Hollywood.

Basándose en el trabajo realizado por el físico Amos Ori dos décadas antes, y armada con sus sólidas habilidades computacionales, Mallary construyó un modelo informático que capturaría la mayoría de los efectos físicos esenciales en una nave espacial, o cualquier objeto grande, cayendo en un gran negro giratorio. agujero como Sagitario A *.

¿Ni siquiera un viaje lleno de baches?

Lo que descubrió es que, en todas las condiciones, un objeto que cae en un agujero negro giratorio no experimentará efectos infinitamente grandes al atravesar la llamada singularidad del horizonte interior del agujero. Esta es la singularidad que un objeto que entra en un agujero negro giratorio no puede maniobrar o evitar. No solo eso, en las circunstancias adecuadas, estos efectos pueden ser despreciablemente pequeños, lo que permite un paso bastante cómodo a través de la singularidad. De hecho, puede que no haya efectos perceptibles en absoluto en el objeto que cae. Esto aumenta la posibilidad de utilizar grandes agujeros negros giratorios como portales para viajes hiperespaciales.

Mallary también descubrió una característica que antes no se apreciaba por completo: el hecho de que los efectos de la singularidad en el contexto de un agujero negro en rotación daría lugar a ciclos de estiramiento y compresión de la nave que aumentan rápidamente. Pero para agujeros negros muy grandes como Gargantua, la fuerza de este efecto sería muy pequeña. Por lo tanto, la nave espacial y cualquier persona a bordo no lo detectaría.

El punto crucial es que estos efectos no aumentan sin límite; de hecho, permanecen finitos, aunque las tensiones en las naves espaciales tienden a crecer indefinidamente a medida que se aproxima al agujero negro.

Hay algunos supuestos de simplificación importantes y advertencias resultantes en el contexto del modelo de Mallary. El supuesto principal es que el agujero negro que se está considerando está completamente aislado y, por lo tanto, no está sujeto a perturbaciones constantes por una fuente como otra estrella en su vecindad o incluso cualquier radiación descendente. Si bien esta suposición permite importantes simplificaciones, vale la pena señalar que la mayoría de los agujeros negros están rodeados por material cósmico: polvo, gas, radiación.

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Por lo tanto, una extensión natural del trabajo de Mallary sería realizar un estudio similar en el contexto de un agujero negro astrofísico más realista.

El enfoque de Mallary de usar una simulación por computadora para examinar los efectos de un agujero negro en un objeto es muy común en el campo de la física de los agujeros negros. No hace falta decir que aún no tenemos la capacidad de realizar experimentos reales en o cerca de agujeros negros, por lo que los científicos recurren a la teoría y las simulaciones para desarrollar un entendimiento, haciendo predicciones y descubrimientos nuevos.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation por Gaurav Khanna. Lee el artículo original aquí.