¿Podría moverse un agujero de gusano?

Question

En primer lugar, considero lo siguiente como dado: Todas las galaxias, sistemas solares y planetas del universo viajan por una ruta diferente a una velocidad diferente a través del espacio, en su mayoría alejándose unos de otros.

Ahora, imaginemos que pudiéramos crear un agujero de gusano desde el planeta x en el sistema solar y en la galaxia z hasta el planeta a en el sistema solar b en la galaxia c. Dado que ambos planetas se mueven en direcciones diferentes, veo 2 opciones de cómo podría funcionar.

1) Los agujeros de gusano viajarían con los planetas, cambiando constantemente la envoltura espacio-temporal.

2) Los agujeros de gusano permanecerían en la posición en la que fueron creados inicialmente, lo que significa que los planetas se alejarían de ellos, después de haber sido creados. Pero la envoltura espacio-temporal permanecería igual.

Sé que la mayoría de la gente (yo incluido) piensa que la opción 1 es el caso. Pero la siguiente pregunta realmente me hizo pensar, y me llevó a la pregunta que estoy haciendo ahora:

Si fuera la opción 1, ¿qué pasaría si alguien entrara en el agujero de gusano? ¿Mantendría la velocidad del planeta por el que entró en el planeta por el que salió, lo que significa que se alejaría del planeta objetivo? ¿O adoptaría la velocidad del planeta de destino? En este último caso, ¿se daría cuenta esta persona de la ralentización/aceleración/cambio de dirección? ¿Podría incluso morir?

No soy físico, así que puedo suponer conceptos totalmente erróneos. Lo siento.

Answer 1

Los agujeros de gusano no existen por sí solos, tienen que ser creados por una forma de materia llamada materia exótica (que casi con toda seguridad no existe, pero pasemos esto por alto). Para construir un agujero de gusano hay que reunir materia exótica y disponerla en una configuración determinada.

Así que si la materia exótica se mueve, el agujero de gusano se moverá con ella. Sin embargo, es posible que se requiera una fuerza considerable para mover la materia en los dos extremos del agujero de gusano, ya que, a medida que se mueven, habrá que aplicar energía a la deformación del espaciotiempo entre ellos.

Respecto a la segunda pregunta: un agujero de gusano no es como un transportador de Star Trek que te traslada instantáneamente de un lugar a otro del espacio. Si atraviesas un agujero de gusano, flotarás libremente. $^1$ como los astronautas en caída libre en la Estación Espacial Internacional. Caer a través del espaciotiempo en un agujero de gusano no es diferente de caer a través del espaciotiempo alrededor de la Tierra, salvo que el espaciotiempo en un agujero de gusano tiene una forma bastante especial.

En términos generales, caer libremente a través del espaciotiempo sí cambia tu velocidad (medida por alguien que no esté cayendo libremente). Por ejemplo, cuando Felix Baumgartner saltó de su cápsula su velocidad relativa al suelo cambió de cero a Mach 1,25. En ese caso, fue la curvatura del espaciotiempo causada por la masa de la Tierra lo que le aceleró. En el caso del agujero de gusano sería la curvatura del espaciotiempo causada por cualquier materia exótica que se utilizara para construir el agujero de gusano.

Cuando salgas del otro extremo del agujero de gusano, tu velocidad será casi con toda seguridad distinta de la que tenías cuando entraste. La velocidad exacta dependerá de la geometría exacta. La velocidad no supondrá ninguna diferencia para ti a menos que haya algo en tu camino, por lo que poner el otro extremo en una habitación cerrada sería un mal (y muy sucio :-) error. En cualquiera de las historias de ciencia ficción más realistas que utilizan agujeros de gusano (y recuerda, esto es ciencia ficción de la que estamos hablando) los extremos de los agujeros de gusano flotan en el espacio, por lo que cualquier cosa que salga de ellos tiene mucho espacio para ralentizarse.

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$^1$ aunque tal vez haya fuerzas de marea

Answer 2

2) Los agujeros de gusano permanecerían en la posición en la que fueron creados inicialmente.

Eso no tendría sentido: carece de sentido dado el principio de relatividad. Todas las velocidades sublumínicas son equivalentes, y cada lugar del espaciotiempo en un momento posterior es un lugar diferente. Ninguna velocidad te mantiene en el mismo lugar más que ninguna otra.

Además, independientemente de qué otras fuerzas puedan afectar a las bocas, la gravedad es universal, por lo que nada podría impedirte "remolcar" gravitacionalmente las bocas a la posición y velocidad que quisieras. (En cuanto a otras fuerzas, si la boca está estabilizada por materia exótica dentro de algún tipo de estructura de contención de materia convencional, podrías simplemente empujarla).

1) Los agujeros de gusano viajarían con los planetas, cambiando constantemente la envoltura espacio-temporal.

El movimiento de las bocas en el espaciotiempo (la parte ordinaria del espaciotiempo, quiero decir) no tiene nada que ver con la forma de la región del agujero de gusano que conecta las bocas. El comportamiento del agujero de gusano depende enteramente de la naturaleza de la magia que lo creó y lo mantiene, pero no veo cómo podría notar siquiera un remolque gravitatorio cuidadoso, dado el principio de equivalencia.

(Supongo que no es imposible que nuestro espaciotiempo 4D sea una superficie en un espaciotiempo de dimensiones superiores con una forma extrínseca y una dinámica extra, en cuyo caso las bocas podrían tener una posición y velocidad preferidas, e intentar moverlas podría en realidad estirar el agujero de gusano. Pero eso sería una alteración drástica de la relatividad general y yo esperaría que apareciera de algún modo en los datos cosmológicos aunque no hubiera agujeros de gusano).

Si fuera la opción 1, ¿qué pasaría si alguien entrara en el agujero de gusano? ¿Mantendría la velocidad del planeta por el que entró en el planeta por el que salió, lo que significa que se alejaría del planeta objetivo? ¿O adoptaría la velocidad del planeta de destino?

Si atraviesas el agujero en caída libre, saldrás con la velocidad con la que entraste, transportado a lo largo de tu trayectoria por el agujero. En el caso más sencillo, el agujero de gusano sería algo parecido a los portales del juego Portal, y tu velocidad relativa a la boca de salida sería igual a tu velocidad relativa a la boca de entrada. (Además, al igual que en el juego, podrías acelerar a una velocidad arbitraria pasando repetidamente por el agujero de gusano si las bocas estuvieran dispuestas adecuadamente. Ésta es sólo otra razón por la que parece poco probable que los agujeros de gusano existan en la realidad).

Nótese que "la velocidad del planeta por el que entró al planeta por el que salió" es ambigua, ya que hay más de una forma de transportar la velocidad de un lugar a otro. Si las bocas están en movimiento relativo en la parte no-agujero de gusano del espacio-tiempo, y usted entra en una boca en una velocidad baja, usted saldrá en una velocidad baja con respecto a la boca de la salida (velocidad transportada a través del agujero de gusano), no en una velocidad baja con respecto a la boca de la entrada (velocidad transportada la manera larga alrededor).