Resplandor fantasma: la sombra de un agujero de gusano es más brillante que la de un agujero negro ✦
Los científicos han simulado el aspecto del flujo de acreción alrededor de un agujero de gusano de Ellis-Bronnikov y un agujero negro de Schwarzschild. Ambos objetos producen una sombra central oscura y un brillante anillo de fotones, pero en el agujero de gusano resultaron ser notablemente más brillantes. La razón es la ausencia de un horizonte de sucesos: la radiación de la materia más allá de la garganta llega libremente al observador. Curiosamente, las imágenes simuladas de ambos objetos concuerdan bastante bien con las imágenes reales de la sombra del agujero negro supermasivo M87* obtenidas por el Telescopio del Horizonte de Sucesos.
En 2019, la imagen de la sombra de M87* fue una sensación: por primera vez la humanidad veía los contornos de un agujero negro, predicho por Schwarzschild y rodeado de mitos. Pero, ¿y si esa media luna brillante no es el autorretrato de un abismo absoluto, sino de un portal cósmico? Los agujeros de gusano, puentes hipotéticos a través del espacio-tiempo curvado, bautizados por John Wheeler, vagaron durante mucho tiempo por las páginas de la ciencia ficción. Ahora se someten al riguroso examen de la relatividad general.
Imagina dos pozos de luz. Uno es un agujero negro: se interrumpe en el horizonte, donde toda luz desaparece para siempre. El otro es un agujero de gusano de Ellis-Bronnikov: su garganta es transparente como un cristal inmaculado, a través del cual se filtra la radiación de la materia del otro lado, actuando como una lente gravitacional vuelta del revés. Es este resplandor fantasmal lo que hace que su retrato fotométrico sea más brillante: el oscurecimiento central es menor y el anillo de fotones arde con más intensidad. En números: la relación entre brillo máximo y mínimo es de ~2.8 en el agujero de gusano, frente a ~1.9 en el agujero de Schwarzschild, y el diámetro del anillo es ligeramente mayor: 45 microsegundos de arco en lugar de 42. Cada fotón, al dar una vuelta completa alrededor de la garganta, nos llega con retraso, como un eco del pasado del propio sistema, superponiendo imágenes de diferentes épocas del disco de acreción.
La clave de este comportamiento está en la función métrica, que controla el corrimiento al rojo gravitacional y la trayectoria de los rayos: $$ f(R) = \frac{2M}{\ell}\left(\tan^{-1}\frac{R}{\ell} - \frac{\pi}{2}\right) $$ Esta determina cuánta energía pierde la luz al salir del pozo gravitatorio. En un agujero negro, el horizonte corta parte de las trayectorias; en un agujero de gusano, no, y los fotones, tras rodear la garganta varias veces, llegan al observador con menos pérdidas.
Hoy es imposible distinguir los dos modelos: los datos del Telescopio del Horizonte de Sucesos encajan en ambos escenarios. Pero esto no es un callejón sin salida, sino un desafío. Futuros interferómetros espaciales, como el Black Hole Explorer, captarán los detalles del anillo de fotones con resolución de microsegundos de arco. Quizás entonces veamos por primera vez la luz que atravesó un puente cósmico. Por ahora, el agujero de gusano sigue siendo un cuásar fantasma: se esconde en los datos, imitando un agujero negro común, y así nos impulsa a buscar física más allá del Modelo Estándar. No es descabellado pensar que los motores centrales de los núcleos activos de las galaxias no sean pozos sin fondo, sino ventanas abiertas a otros mundos.
🎯 El agujero de gusano de Ellis-Bronnikov, descubierto en 1973, posee en otro universo masa negativa: un detalle exótico que recuerda que tales objetos exigen violar las condiciones clásicas de energía.
🎬 En la película «Interstellar», los protagonistas atraviesan un agujero de gusano creado por una supercivilización. Modelos reales como el de Ellis-Bronnikov, aunque sufren de inestabilidad, muestran que existe una base científica para tales portales.