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Concepto de Espacio en el Universo


¿Podría nuestro universo estar dentro del interior de un agujero de gusano y el cual es parte de un agujero negro que se encuentra dentro de un universo mucho mayor?

El físico teórico de la Universidad de Indiana (IU) Nikodem Poplawski en una investigación publicada en “Physics Letters B” usa un modelado matemático Euclidiano para sugerir que todos los agujeros negros pueden tener agujeros de gusano dentro de los cuales existen universos creados a la vez que los agujeros negros.

Tal escenario en el cual nace un universo dentro de un agujero de gusano (también conocido como Puente de Einstein-Rosen) se sugiere en un artículo del físico teórico de la Universidad de Indiana en la revista Physics Letters B. La versión final del artículo está disponible on-line desde el 29 de marzo y se publicará en la edición de la revista del 12 de abril.

Poplawski aprovecha un sistema de coordenadas Euclidiano conocido como coordenadas isotrópicas para describir el campo gravitatorio de un agujero negro y modelar el movimiento geodésico radial de una partícula masiva dentro del agujero negro.

Durante el estudio del movimiento radial a través del horizonte de eventos (el límite del agujero negro) de dos tipos de agujeros negros – Schwarzschild y Einstein-Rosen, ambos siendo soluciones legítimas de la relatividad general – Poplawski admite que sólo el experimento o la observación pueden revelar el movimiento de una partícula que cae en un agujero negro real. Pero también señala que dado que los observadores sólo pueden ver fuera del agujero negro, el interior no puede observarse a menos que el observador entre o resida en él.

“Esta condición se satisfaría si nuestro universo estuviese dentro de un agujero negro que a su vez residiera en un universo mayor”, dice. “Debido a que la Teoría de la Relatividad de Einstein no escoge una orientación temporal, si un agujero negro puede formarse a partir del colapso gravitatorio de materia a través de un horizonte de eventos en el futuro, es posible también invertir el proceso. Tal proceso describiría la explosión de un agujero blanco: materia que surge de un horizonte de eventos en el pasado, como el universo en expansión”.

Un agujero blanco está conectado con uno negro a través de un puente de Einstein-Rosen (agujero de gusano) y es, hipotéticamente, la inversión temporal de un agujero negro. El artículo de Poplawski sugiere que todos los agujeros negros astrofísicos, no sólo los de Schwarzschild y Einstein-Rosen, pueden tener puentes de Einstein-Rosen, cada uno de ellos con un universo en su interior que se formó simultáneamente con el agujero negro.

“A partir de esto se sigue que nuestro universo podría haberse formado dentro de un agujero negro que existe en otro universo”, señala.

Continuando el estudio del colapso gravitatorio de una esfera de polvo en coordenadas isotrópicas, y aplicando la actual investigación a otros tipos de agujeros negros, se ve que el nacimiento del universo dentro del interior de un agujero negro Einstein-Rosen podría evitar los problemas vistos por los científicos con la teoría del Big Bang y el problema de pérdida de información de los agujeros negros, el cual afirma que toda la información sobre la materia se pierde cuando pasa por el horizonte de eventos (a su vez desafiando las leyes de la física cuántica).

Este modelo de coordenadas isotrópicas del universo como un agujero negro, podría explicar el origen de la inflación cósmica, teoriza Poplawski.

Poplawski es investigador asociado al Departamento de Física de la IU. Ostenta un máster y un doctorado en física de la Universidad de Indiana y un máster en astronomía por la Universidad de Varsovia en Polonia.

Fuente: Publicación "Physics Letters" de Abril de 2010.

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Los Agujeros negros y las Dimensiones


Las llamaradas cósmicas lanzadas por los agujeros negros en explosión podrían proporcionar una prueba buscada desde hace mucho tiempo para las dimensiones espaciales extra, según sugieren nuevos cálculos.

El físico teórico Stephen Hawking predijo que los agujeros negros se evaporan a través de un proceso cuántico conocido como “evaporación de Hawking” y pueden explotar en breves estallidos de energía antes de desvanecerse por completo.

Sólo los mini agujeros negros aproximadamente tan masivos como un asteroide o más pequeños serían capaces de evaporarse por completo dentro del tiempo de vida del universo. Y unos agujeros negros de tamaño tan diminuto pueden haber sido creados en grandes números en el primer segundo tras el Big Bang, como partículas elementales agrupadas a extremas energías.

Ahora, investigadores liderados por Michael Kavic de Virginia Tech en Blacksburg, Estados Unidos, dicen que la evaporación de tales agujeros negros “primordiales” podrían emitir radiación detectable – si el universo contiene dimensiones extra adicionales más allá de las tres espaciales conocidas y el tiempo. Tales dimensiones extra son predichas por algunas teorías que intentan unificar la gravedad con la mecánica cuántica, como la Teoría de Cuerdas.

En presencia de dimensiones extra, los agujeros negros se curvarían alrededor de estas dimensiones para formar “cuerdas negras”. “Puedes imaginarlo como una goma elásticas alrededor de una manguera de incendios”, dijo Kavic a New Scientist. “Conforme se evapora el agujero negro, finalmente se hace más demasiado pequeño para curvar las dimensiones extra”.

Pulso único.

Él y sus colegas predicen que cuando una cuerda negra se rompe, revela la dimensión extra creando un pulso de radiación con una firma electromagnética única. “La reconoceríamos si la viésemos”, dijo Kavic a New Scientist.

Analizando la frecuencia del pulso, los científicos podrían calcular el tamaño de la dimensión extra, la cual podría dar una visión sobre qué modelo cosmológico describe mejor el universo. “El tamaño de la cuerda negra está directamente relacionado con el tamaño de la dimensión extra en el momento de la explosión”, dice Kavic.

El equipo dice que los pulsos de luz podría detectarse con radio telescopios capaces de escanear todo el cielo con un solo barrido, tal como el Conjunto Transitorio de 8 metros de longitud de onda de Virginia Tech.

“Los radio telescopios tradicionales sólo se centran en una parte muy pequeña del cielo en cada momento”, dijo Kavic. “Esto significa que podrían fácilmente haber pasado por alto este tipo de pulsos”.

Buen momento.

La nueva prueba llega en un momento oportuno, dice Charles Keeton, astrónomo de la Universidad de Rutgers en Nueva Jersey, Estados Unidos: “Nuestra capacidad para observar agujeros negros en explosión está sólo limitada por la sensibilidad de nuestros radio telescopios, y ésta se hace cada vez mejor”.

Pero aunque se ha realizado mucho trabajo teórico sobre los agujeros negros primordiales y las dimensiones extra, su existencia aún está por demostrar.

“La gran cuestión es si tales agujeros negros se produjeron en primer lugar”, dice Avi Loeb del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos. “En principio, es posible crear tales agujeros negros, pero en el modelo estándar de cosmología, no es natural”.

“Hay un montón de capas de suposiciones no estándar”, dijo Loeb a New Scientist. “Si no se observase nada en este contexto, no me sorprendería”.

Aunque es una gran apuesta, los beneficios de tal búsqueda serían enormes, argumenta Kavic. La detección exitosa de tal tipo de explosión de agujero negro que predice el equipo confirmaría no sólo la existencia de dimensiones extra, sino también de los agujeros negros primordiales y la evaporación de Hawking.

“Los tres son fenómenos gravitatorios cuánticos y cambiarían drásticamente nuestra visión del espacio-tiempo y de la naturaleza de nuestro universo”, dice Kavic.

El equipo ha enviado el estudio a "Physical Review Letters".

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Los Agujeros de Gusano


Los agujeros negros y los agujeros de gusano, constituyen algunos de los fenómenos más curiosos, sorprendentes y desconocidos del universo entero, o al menos del que suponemos conocer. Cada uno de ellos ha dado lugar a numerosas teorías e historias de todo tipo, algunas más cercanas a la ciencia ficción que otras. Hoy quiero invitarte a conocer algunas características sobre estos fenómenos para así aprender a diferenciarlos.

Bien, las diferencias son bastantes sencillas, ¿no? En primer lugar, los agujeros negros existen y tenemos evidencia de ello, los agujeros de gusano no, no se tiene evidencia de ellos y por ende, no existen, son hipotéticos. Los científicos son capaces de detectar y hacer un seguimiento de un agujero negro, lo cual es imposible con los agujeros de gusano.

Un agujero negro se forma naturalmente, tras un hecho tan simple como la muerte de una estrella en el universo. Por otro lado, un agujero de gusano se formaría como algo anormal en sí, tras una hipotética anomalía en la curvatura del espacio-tiempo o una brusca torcedura en la dimensión superior de la curva de dicho espacio-tiempo.

Suponiendo que un agujero de gusano existiese y si pudiera adentrarme en él, viajaría a una velocidad mayor que la de la luz, atravesando las barreras del espacio y del tiempo; sería algo así como meterse en un túnel y romper todas las barreras para llegar a otra dimensión o a otro tiempo.

Ya sabemos bien qué pasaría si me cayera en un agujero negro, no habría chance, no contaría la historia. La fuerza de gravedad literalmente estiraría mi cuerpo y lo convertiría en una larga y delgada corriente de partículas subatómicas, formando un remolino flotante de mi persona que luego sería absorbido por la oscuridad del agujero.

Un agujero de gusano es un túnel que conecta dos puntos del espacio-tiempo, o dos Universos paralelos.
Nunca se ha visto uno y no está demostrado que existan, aunque matemáticamente son posibles.

Se les llama así porque se asemejan a un gusano que atraviesa una manzana por dentro para llegar al otro extremo, en vez de recorrerla por fuera. Así, los agujeros de gusano son atajos en el tejido del espacio-tiempo. Permiten unir dos puntos muy distantes y llegar más rápidamente que si se atravesara el Universo a la velocidad de la luz.

Según la teoría de la relatividad general de Einstein, los agujeros de gusano pueden existir. Tienen una entrada y una salida en puntos distintos del espacio o del tiempo. El túnel que los conecta está en el hiperespacio, que es una dimensión producida por una distorsión del tiempo y la gravedad.

Einstein y Rosen plantearon esta teoría al estudiar lo que ocurría en el interior de un agujero negro. Por eso se llaman también Puente de Einstein-Rosen.

Hay dos clases de agujeros de gusano:

- Intrauniverso: conectan dos puntos alejados del Cosmos.
- Interuniverso o agujeros de Schwarzschild: conectan dos Universos distintos.

¿Se puede viajar en el tiempo?

Una cosa es que existan los agujeros de gusano y otra muy distinta que puedan utilizarse para viajar en el espacio y el tiempo.

La novela "Contacto", de Carl Sagan proponía un viaje a través de un agujero de gusano. Esto hizo que muchos lo creyeran posible. Pero es sólo ciencia ficción.

Los científicos creen que un agujero de gusano tiene una vida muy corta. Se abre y vuelve a cerrarse rápidamente. La materia quedaría atrapada en él o, aunque consiguiera salir por el otro extremo, no podría volver. Evidentemente, tampoco podríamos elegir adónde nos llevaría.

Según la relatividad general, es posible viajar al futuro, pero no al pasado. Si se pudiera viajar al pasado, podríamos alterar la Historia, por ejemplo, haciendo que nunca naciéramos. Sería algo imposible.

En la ilustración inferior se puede apreciar un Agujero de Gusano (Wormhole) teórico con líneas cuadriculadas que representan la estructura espacio-tiempo.
Permitiría en teoría los viajes a través del espacio, plegando el mismo y a través del tiempo.

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La Idea de Muchos Mundos


Grandes noticias, puede haber una forma de evitar un desastre inminente. Todo lo que tienes que hacer es olvidar todo sobre ello “reseteando” tu memoria.

Esa es la afirmación del físico Saibal Mitra de la Universidad de Amsterdam en los Países Bajos, y se predice en base a la existencia de universos paralelos.

La idea de “muchos mundos” es una interpretación de la Teoría Cuántica – nuestra mejor descripción del mundo microscópico de los átomos y sus constituyentes. Los muchos mundos toman literalmente la idea de la Teoría Cuántica de que una entidad cuántica como un átomo puede existir en muchos estados a la vez, y propone la existencia de universos paralelos que contienen infinitas copias de ti con distintas historias y futuros.

Para comprender cómo podría permitir un escenario de muchos mundos evitar un desastre futuro, dice Mitra, considera una hipotética máquina inteligente que regularmente haga una copia de seguridad de su memoria. Si se encuentra con un error, por ejemplo, podría resetear su memoria, digamos, al estado del día anterior.

Imagina que tiene conocimiento de un desastre inminente – tal vez un impacto catastrófico de asteroide en el planeta – y la máquina resetea su memoria. Ahora, un observador sentado cerca de la máquina puede verificar que la “misma máquina” aún se enfrenta al desastre tras el reseteo. Pero desde la perspectiva del reseteo de memoria de la máquina, el estado del universo en el escenario de muchos mundos se hace “indeterminado”. Después de todo, para todas las máquinas conocidas, el reseteo probablemente tuvo lugar por una razón mundana, tal como una caída del sistema operativo.

La siguiente parte desafía nuestros instintos naturales: de acuerdo con la interpretación de muchos mundos, todas estas posibilidades indeterminadas existen en realidad y se abren a la máquina. Incluso aunque siguiera una particular historia tras su reseteo, podría jugar una nueva carta, dice Mitra. Dado que, desde su perspectiva involuntaria, la máquina podría “cambiar” a un universo paralelo.

La probabilidad de un reseteo de memoria debido a un extraño evento como un impacto de asteroide sería mucho menor que la probabilidad de un reseteo rutinario debido a un error, y por tanto habrá muchos más universos en los que el desastre no ocurra. “Por consiguiente, la máquina casi con certeza se encontrará en uno de esos universos y evitará la catástrofe”, dice Mitra (www.arxiv.org/abs/0902.3825).

“Si pudiésemos encontrar una forma de resetear nuestro conocimiento de un desastre inminente, también podríamos evitarlo”, dice. La parte mala de estos reseteos de memoria, no obstante, es que existe una pequeña posibilidad de que “despiertes” en un universo que se enfrente a un desastre cataclísmico más peligroso del que intentabas escapar. “Tienes que sopesar si merece la pena asumir el riesgo”, concede Mitra.

“Si es correcto, es un resultado intrigante”, dice Max Tegmark del Instituto Tecnológico de Massachusetts, “incluso si sólo puede aplicarse para seres futuros cuyas mentes sean computadores cuánticos y no seres humanos como nosotros con cerebros cálidos y húmedos donde las superposiciones cuánticas se destruyen rápidamente”.

David Deutsch de la Universidad de Oxford, cuyo trabajo ha dado soporte matemático a la idea de muchos mundos, señala que las conclusiones basadas en las probabilidades de salidas en universos paralelos es especulativa, y por tanto sospecha que Mitra está equivocado. No obstante, señala que “la probabilidad aún no se comprende lo suficientemente bien como para decirlo de forma definitiva”.

A continuación, se presenta una ilustración donde se puede apreciar la Representación teórica de espacio multi-dimensional. La Teoría M enuncia 11 dimensiones.

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