Agujeros de gusano de garganta larga: cómo los delatan las notas Doppler ✦
Estudiadas las sombras, siluetas de la garganta e imágenes de discos de acreción para una familia de agujeros de gusano estáticos. Se obtienen expresiones generales para el radio de la sombra y el desplazamiento de energía. Para una métrica concreta de tres parámetros se encuentra que, bajo ciertos valores, la sombra y la silueta de la garganta coinciden con las características análogas de un agujero negro de Schwarzschild. Sin embargo, las imágenes de la materia en caída difieren: en el agujero de gusano el brillo es mayor debido al efecto Doppler, que predomina sobre el corrimiento al rojo gravitacional. Es como dos linternas que parecen iguales, pero una alumbra más porque su fuente está dispuesta de otra manera.
Cuando un agujero negro entra en el objetivo, deja en la imagen una oscuridad perfecta: un pozo gravitacional donde la luz cae sin retorno. Las imágenes del Telescopio del Horizonte de Sucesos mostraron sombras de objetos supermasivos, y encajaron perfectamente con las predicciones de la relatividad general de Einstein. Pero el silencio no garantiza la ausencia de un doble. Un agujero de gusano —un túnel curvado en el tejido del espacio-tiempo— puede proyectar una sombra del mismo tamaño si se ajusta su garganta, como la longitud del resonador en un instrumento musical.
Imagina una flauta: cambiando la longitud de la columna de aire vibrante, el músico obtiene notas de la misma frecuencia en diferentes octavas. De manera similar, los parámetros de la garganta del agujero de gusano —su radio y la suavidad de su perfil— ajustan la silueta de modo que su tamaño angular coincida exactamente con la sombra de un agujero negro de igual masa.
Matemáticamente, este truco se basa en una elegante fórmula del radio de la sombra (ver abajo) y una ecuación integral para la silueta de la garganta. Juntos, establecen el conjunto completo de condiciones bajo las cuales un agujero de gusano se disfraza hábilmente de un monstruo clásico.
Pero la orquesta desafina sin querer. La simulación numérica del disco de acreción revela un engaño espectral: la materia que gira alrededor de la garganta se acelera tan vertiginosamente que su radiación se dispara por amplificación Doppler. Alrededor del agujero negro, el corrimiento al rojo gravitacional roba a los fotones casi un tercio de su energía, reduciéndola a 0,74. En el agujero de gusano de garganta larga ocurre lo contrario: el efecto Doppler eleva la energía a valores 1,45 veces superiores a los originales. El disco resplandece con una luz cegadora, y esta señal no se puede ocultar.
Así nace un método de "descifrado" cósmico. La medición conjunta de la sombra y el perfil energético del disco, especialmente considerando la polarización de la radiación, permitirá por primera vez distinguir entre un agujero negro y un agujero de gusano en objetos reales: M87* y Sagitario A*. Quizás, alguno de ellos no sea un callejón sin fondo, sino un túnel hacia otros mundos. Y entonces la pregunta «¿adónde conduce este túnel?» dejará de ser ciencia ficción. La búsqueda de agujeros de gusano pasa de ser un juego matemático a una tarea práctica de la astrofísica: los científicos ya están adaptando modelos a objetos en rotación y preparándose para analizar los datos de una nueva generación de simulaciones numéricas.
🎯 El nombre «agujero de gusano» es fruto de la imaginación de John Wheeler, quien pensó en un gusano que atraviesa una manzana de lado a lado sin tocar la piel. Y la idea de viajes interestelares a través de estos túneles fue fundamentada seriamente por Kip Thorne y Michael Morris a finales de los años 80.
🎬 En «Interstellar», el agujero de gusano transitable —portal a una galaxia lejana— es la encarnación artística de los sueños teóricos sobre túneles interestelares.