Les ondulacions en l'espai-temps podrien indicar forats de cuc?

L’espai-temps, com sabem avui, és un model físic que complementa l’espai amb una dimensió temporal igual. Gràcies a aquest model es va crear una estructura teòric-física, que es va anomenar continuum espai-temps. És important tenir en compte que abans de la teoria general de la relativitat d’Einstein, la comprensió de les lleis fonamentals de la física era incompleta, però la publicació de la relativitat general el 1905 va deixar moltes preguntes, una de les quals era els forats negres i els forats de cuc, un "túnel" a espai-temps connectant diferents punts de l'espai-temps … I si es va demostrar l’existència de forats negres fa diversos anys, llavors amb els forats de cuc tot no és tan inequívoc: pertanyen a objectes hipotèticament existents. Però alguns científics creuen que aviat també els podrem trobar. Així doncs, durant els darrers mesos s’han publicat diversos estudis científics alhora, que ofereixen maneres noves i intrigants de buscar aquests objectes espacials.

Fet interessant

Els científics informen que un forat negre que orbita al voltant d’un forat de cuc emetrà un patró especial d’ones gravitacionals, exclusiu dels forats de cuc.

Com es pot trobar un forat de cuc?

Per començar, els forats negres i els forats de cuc són tipus especials de solucions a les equacions d’Einstein que sorgeixen quan l’estructura de l’espai-temps està fortament deformada per la gravetat. Per exemple, quan la matèria és extremadament densa, el teixit de l’espai-temps pot arribar a ser tan corbat que ni la llum pot escapar. A aquests objectes els anomenem forats negres.

Com que la relativitat general permet estirar i doblegar el teixit de l’espai-temps, el 1935 Einstein i el seu físic Nathan Rosen van descriure com es poden connectar dues peces d’espai-temps, creant una mena de pont entre els dos universos. Es tracta d’un tipus de forat de cuc, però des d’aleshores se n’han descrit molts altres.

El pont Einstein-Rosen és una secció de la imatge que connecta dos fulls d’espai-temps.

Parlant de forats de cuc, no es pot deixar d’esmentar les ones gravitacionals, l’existència de les quals es va demostrar el 2015. El fet és que, amb l’ajut de poderosos detectors LIGO i VIRGO, els investigadors ja han descobert forats negres, però el seu proper descobriment podria transferir forats de cuc d’objectes hipotètics a d’altres reals. I si existeixen forats de cuc, des de l’exterior poden semblar forats negres.

La diferència entre un forat de cuc i un forat negre és que, un cop en un forat negre, un objecte no se’n pot escapar i, un cop en un forat de cuc, podrà caminar fins a l’altre costat. La força que percebem com a gravetat és en realitat el resultat de la curvatura de l’espai-temps.

L’estranyesa de l’univers

Per tant, els planetes giren al voltant del sol, perquè crea la forma d’un bol en la tela de l’espai. (El més fàcil és imaginar els planetes com a boles que rodegen al voltant i dins d’aquest matoll). Els forats negres, al seu torn, deformen l’espai-temps en avencs tan profunds que res no els pot deixar. Però l'espai-temps també es pot doblar en altres formes estranyes, com els túnels.

El forat de cuc que es mostra aquí és un túnel en l’espai-temps que connecta diferents parts de l’univers.

Aquests túnels, o forats de cuc, podrien proporcionar el camí més curt entre dos llocs distants de l'espai i el temps, o entre dos universos diferents. L’espai temporal es pot doblegar, però també pot fluctuar. Aquestes ones s’anomenen ones de gravetat i poden indicar forats de cuc.

Ones gravitacionals, forats negres i forats de cuc

Els investigadors creuen que un forat negre en espiral cap a un forat de cuc hauria de crear un estrany patró d’ondulació en l’espai-temps. I amb els instruments adequats, alguns observatoris podrien detectar-los.

És probable que l’entrada i sortida d’un forat de cuc sigui així.

Els físics van arribar a aquesta conclusió en un article publicat a mitjan estiu al servidor de preimpressió arXiv.org. Les ones del parell forat negre-forat de cuc parpellejaran i s’encendran quan el forat negre passi pel forat de cuc i després torni a sortir. Però fins ara no hi ha proves de l'existència d'aquests objectes.

Els forats de cuc són sens dubte especulatius, amb majúscula C”, diu William Gabella. És físic a la Universitat Vanderbilt de Nashville, Tennessee. No obstant això, si existeixen forats de cuc, els investigadors haurien de tenir l'oportunitat de trobar-los. Simplement requeriria les condicions adequades i un detector d’ones gravitacionals.

El forat negre travessa un forat de cuc

Segons Live Science, l'equip de Gabella va examinar un forat negre amb una massa cinc vegades la massa del Sol. Es van imaginar un forat negre orbitant al voltant d’un forat de cuc a una distància d’uns 1.600 milions d’anys llum de la Terra. Segons els seus càlculs, quan un forat negre gira al voltant d'un forat de cuc, hauria de començar a espiral cap a l'interior, alliberant ones gravitacionals.

I al principi s’assemblarien exactament a les ones gravitacionals de dos forats negres. L’estructura de les ones, que alguns físics anomenen piulades, augmentarà en freqüència amb el pas del temps. Però un cop arribi al centre del forat de cuc, o "coll", el forat negre hi passarà.

El pont Einstein-Rosen vist per l’artista.

Els investigadors van analitzar què passaria si emergís un forat negre en un lloc llunyà. Per exemple, en un altre univers. En aquest cas, les ones gravitacionals del primer univers s’aturarien de sobte i, en el segon univers, el forat negre "dispararia" cap a l'exterior abans de tornar a espiral. Després ha de recórrer tot el forat de cuc i tornar al primer univers.

Quan el forat negre torni, primer sortirà en espiral del forat de cuc. Això pot provocar un "anti-chirp" (un patró d'ones gravitacionals oposat al chirping) abans de tornar a submergir-se en aquest estat, escriuen els autors de l'article científic.

Amb el pas del temps, el forat negre continuarà saltant entre els dos universos, cosa que hauria de provocar esclats repetits d’ones gravitacionals. Però hi haurà períodes de silenci entremig: tan bon punt el forat negre perdi prou energia per crear ones gravitacionals, el seu recorregut finalitza i s’instal·la al coll del forat de cuc.