En este documental explicaremos qué es un Agujero Blanco, un Agujero de Gusano y como conectan con Universos Paralelos a través de Agujeros Negros. #agujerosnegros #agujerosblancos #agujerosdegusano #nasa #esa #technology #tecnologia #astronomy #astronomia #science #ciencia #deepsky #solarsystem #sistemasolar #unvierse #universo #space #espacio
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00:00Hemos hablado mucho de los agujeros negros en este canal, porque son regiones fascinantes
00:05del espacio-tiempo, en las que la curvatura se lleva realmente al extremo.
00:10Presentan características y fenómenos que van mucho más allá de la física clásica
00:15aquí en la Tierra.
00:16Pero a pesar de toda la atención que han recibido, los agujeros negros no son la única
00:22forma en la que el espacio-tiempo puede mostrar sus curvas más bellas.
00:26En teoría, puede haber regiones igualmente curvadas del espacio-tiempo, llamadas agujeros
00:32blancos, que reciben su nombre porque son, en muchos sentidos, exactamente lo contrario
00:38de los agujeros negros.
00:39En algunos casos, un agujero negro y un agujero blanco pueden estar conectados por un tipo
00:45de espacio-tiempo totalmente distinto, llamado agujero de gusano, que funciona como una especie
00:51de zona de limbo entre universos paralelos.
00:54Si has oído hablar de viajes espaciales a través de agujeros de gusano y has pensado
00:59que no era más que una fantasiosa invención de la ciencia ficción, no te culpo.
01:04Al fin y al cabo, aunque estas regiones son posibles en teoría, todavía no hay pruebas
01:09de que los agujeros blancos o los agujeros de gusano existan realmente en nuestro universo.
01:16Pero hace 100 años eran los agujeros negros los que eran puramente teóricos, y ahora creemos
01:22que hay literalmente miles de millones de ellos ahí fuera para que los vean nuestros
01:27telescopios.
01:28Así que, en este vídeo, vamos a intentar responderte tres preguntas.
01:33¿Qué son esos otros agujeros que podemos tener en el espacio-tiempo?
01:38¿Deberíamos tener esperanzas de que puedan ser algo más que ciencia ficción?
01:42¿Y qué aspecto tienen si son reales?
01:46Acompáñame hoy mientras exploramos los distintos tipos de espacio-tiempo que pueden resultar
01:51de una curvatura extrema.
01:53Creo que las posibilidades expandirán tu mente tanto como deforman el tejido del universo
01:58a su alrededor.
02:01Antes de sumergirnos en la física del espacio-tiempo, descrita por la teoría de la relatividad
02:07general de Einstein, quiero empezar con una sencilla analogía.
02:11Si te pido que imagines un cono, probablemente pensarás en algo que apunta hacia arriba,
02:17como un cono de tráfico, o en algo que apunta hacia abajo, como un cono de helado.
02:22Estos son los conos que conocemos en el mundo real.
02:26Pero si escribes la ecuación matemática más general de un cono, e intentas representarla
02:31gráficamente, obtendrás algo parecido a dos conos pegados.
02:36Verás, un cono matemático tiene dos mitades, una que apunta hacia arriba, y otra que apunta
02:41hacia abajo, conectadas por sus puntas.
02:44Y lo que consideramos conos en el mundo real son, en realidad, trozos del cono matemático
02:50completo.
02:51Los agujeros negros son exactamente iguales.
02:55Me explico.
02:56Muchos de los agujeros negros que vemos en el universo son los restos de estrellas masivas,
03:01cuya extrema gravedad hizo que colapsaran sobre sí mismas.
03:06Una vez creado un agujero negro, queda permanentemente separado del mundo que lo rodea, por una barrera
03:11esférica conocida como horizonte de sucesos.
03:15Cualquier cosa puede caer en el agujero negro, pero nada, ni siquiera la luz, puede salir.
03:21Esta estructura del espacio-tiempo puede resumirse claramente en lo que los físicos
03:26llaman diagrama de Penrose, que es una forma de representar un espacio-tiempo infinito en
03:31un dibujo finito. La característica clave de un diagrama de Penrose es que la luz viaja
03:37hacia arriba en ángulos de 45 grados, lo que facilita distinguir las regiones en las
03:42que la luz puede o no entrar.
03:44En este diagrama, la región 1 es el universo regular, que contiene la estrella original,
03:50antes de que se convirtiera en un agujero negro, y todo lo que hay fuera de ella, desde
03:55el pasado infinito hasta el futuro infinito.
03:57La región 2 es el agujero negro, y está separada del resto del universo por su horizonte
04:03de sucesos. Puedes ver cómo es fácil que la luz entre
04:07en el agujero negro, región 2, pero es imposible que salga. Chocará inevitablemente contra la
04:14singularidad. Lo mismo ocurre con la materia ordinaria, que se mueve más despacio que la
04:19luz, y por tanto, en este diagrama solo puede viajar hacia arriba en ángulos superiores a
04:2445 grados. Lo especial de este diagrama de Penrose es que tiene en cuenta la formación
04:31del agujero negro en un momento determinado, cuando la estrella colapsó sobre sí misma.
04:36En un pasado lejano, no había horizonte de sucesos ni agujero negro de los que hablar,
04:41y la luz podía viajar libremente por todo el espacio. Pero aunque este diagrama representa
04:47el tipo de agujero negro que estamos acostumbrados a ver en el mundo real, solo es una pieza de
04:52la descripción matemática completa de los agujeros negros en la relatividad general. En
04:57otras palabras, es el cono de lado solitario de los diagramas de agujeros negros.
05:04Entonces, ¿qué ocurre si nos olvidamos del mundo real e imaginamos un agujero negro ideal
05:10con un pasado infinito, dejando atrás el bagaje de estrellas colapsadas y todo lo demás del
05:15universo físico? ¿Cuál es el análogo del agujero negro del cono matemático completo? Podría parecer
05:23una simple extensión de nuestro diagrama de Penrose original, pero este diagrama viene con una física
05:29un poco del revés. La región 1 sigue siendo nuestro universo regular, y la región 2 sigue siendo un
05:36agujero negro con una inevitable singularidad en su futuro. Pero las matemáticas también describen
05:43algo que parece la inversa de un agujero negro en la región 3. En lugar de una singularidad en su
05:49futuro,
05:50la región 3 tiene una singularidad en su pasado. Y si dibujas el movimiento de los rayos de luz en
05:56ángulos de 45 grados, puedes ver que es sencillo que la luz salga de la región 3, pero nunca puede
06:03entrar en ella. Este tipo de región es exactamente lo que llamaríamos un agujero blanco. Es el análogo
06:10espacio-temporal de un cono de tráfico. Pero eso no es todo. Si miras más allá del agujero blanco,
06:17verás que hay una parcela de espacio-tiempo denominada región 4, con las mismas conexiones
06:23con los agujeros negro y blanco del centro que el universo regular. Este trozo es un universo paralelo,
06:30y está totalmente desconectado del universo de la región 1, ya que es imposible que la luz viaje de
06:36una región a otra. El resultado de todo esto es que la misma ecuación matemática que describe el
06:44universo regular y el agujero negro, también describe el universo paralelo y el agujero blanco. Sin
06:51embargo, esto no significa que todo agujero negro venga unido a un agujero blanco. Al igual que ocurre
06:57con los conos, el universo real puede contener trozos de la solución matemática completa. Pero esto
07:04significa que aunque los agujeros blancos sean menos comunes que sus homólogos negros, o aunque no haya
07:10ningún agujero blanco conectado a nuestro universo, no por ello son menos científicos, en el sentido de
07:16que son igualmente coherentes con las leyes de la física. En nuestra analogía, si imaginas que los
07:23conos de helado siguen siendo extremadamente populares, mientras que los conos de tráfico se vuelven
07:28difíciles de producir y desaparecen progresivamente, eso no hace que la idea de un cono de tráfico sea
07:35menos real. Esta es más o menos la situación actual de los agujeros blancos. La noción de agujero blanco
07:42tiene mucho sentido, pero es posible que los agujeros blancos que existieron en el pasado fueran
07:48inestables y desaparecieran del mismo modo. Si te estás preguntando si podría haber agujeros blancos más
07:55estables que hayan escapado a nuestra vista, no eres el único, y deberías quedarte para cuando hablemos
08:01de los agujeros blancos más pequeños posibles dentro de unos minutos. Pero antes, quiero asegurarme
08:07de que no dejemos a nadie colgado. Te prometí agujeros de gusano, te prometí universos paralelos
08:13que están realmente conectados entre sí. Así que abróchate el cinturón, porque estamos a punto
08:19de pasar a un nivel completamente nuevo de espacio-tiempo deformado.
08:24El teorema sin pelo dice que un agujero negro puede tener hasta tres propiedades intrínsecas,
08:31masa, carga y spin. Pero el diagrama de Penrose que acabo de mostrarte solo describía el tipo más simple
08:38de agujero negro, que era eléctricamente neutro y completamente estacionario. Los diagramas de los agujeros
08:45negros cargados o giratorios son mucho más complicados, pero también mucho más apasionantes
08:51porque alteran por completo nuestra comprensión de las singularidades y dan lugar a nuevas y
08:57fascinantes regiones del espacio-tiempo. Veamos como ejemplo el diagrama de Penrose para un agujero
09:03negro giratorio. En lugar de cuatro regiones distintas del espacio-tiempo, ahora hay ocho tipos
09:10de regiones que se repiten en un patrón infinito de universos. Las regiones 1 a 4 son las mismas que
09:17vimos antes. Son el universo regular, el agujero negro, el agujero blanco y el universo paralelo.
09:24Pero ahora que el agujero negro gira, su geometría ya no tiene una singularidad inevitable en su futuro,
09:30y el agujero blanco pierde igualmente la singularidad que existía en su pasado. Entonces,
09:37qué ocurre realmente después de cruzar el horizonte de sucesos de un agujero negro giratorio. Al principio,
09:45serás atraído hacia el centro del agujero negro como cabría esperar, pero con el tiempo cruzarás un
09:50umbral conocido como horizonte interior, más allá del cual la geometría del espacio-tiempo se desenreda
09:56y te permite evitar caer aún más profundo. En estas regiones más internas, marcadas con los números 5 y 7,
10:04puedes flotar libremente hacia el centro del agujero negro o alejarte de él. Incluso podrías
10:11tocar la singularidad si quisieras, aunque yo no lo recomendaría. Aquí, en estas regiones más internas
10:17de un espacio-tiempo curvo y giratorio, estás oficialmente en un agujero de gusano. Y si no
10:23fuera porque estás permanentemente separado de todos los que se quedaron en la región 1, este habría sido el
10:29momento perfecto para que presumieras de tus salvajes aventuras espacio-temporales. En este
10:35punto, también te enfrentas a una especie de bifurcación en el camino. Una opción es seguir
10:41avanzando hacia el interior y rodear la singularidad, que adopta la forma de un anillo en lugar de un
10:46punto para los agujeros negros giratorios. Este camino te llevaría a la región 6 u 8 del diagrama,
10:53pero es muy posible que la existencia de este camino sea en realidad un fallo en las predicciones
11:00de la relatividad general, en lugar de una verdadera descripción de la realidad, porque ir incluso en un
11:06solo bucle alrededor de la singularidad puede conducir a paradojas causales en las que visitas
11:12tu propio pasado. Una apuesta más segura sería dar la vuelta y moverte hacia afuera, cruzando de nuevo
11:19el horizonte interior del que acabas de salir. Esto te llevaría a la región 3, un agujero blanco,
11:25que te llevaría a un universo completamente nuevo, de estructura similar al universo en el que empezaste
11:31originalmente, pero desgraciadamente sin tus amigos ni tu familia esperándote. De hecho, cuando llegues
11:38aquí, tu antiguo universo ya habrá experimentado una cantidad infinita de tiempo. Estarías viviendo en
11:45una definición totalmente nueva del futuro. Bien, volvamos a la realidad. Por muy divertido que fuera
11:53en teoría ese viaje a través del agujero de gusano, probablemente no podría sobrevivir a él en la
11:59práctica, y sinceramente, hay muchas probabilidades de que el propio agujero de gusano se colapsara una
12:06vez que perturbará su espacio-tiempo. Entonces, ¿cuánto de esta estructura matemática podemos esperar ver
12:12en el mundo real? Los agujeros negros giratorios con horizontes de sucesos parecen estar por todas
12:19partes en el universo, pero aún se desconoce en gran medida lo que ocurre en su interior. Hay dos
12:25razones principales por las que la física del interior de los agujeros negros reales podría
12:30ser diferente de lo que el diagrama de Penrose te haría creer. En primer lugar, cuando los agujeros
12:36negros se forman a partir del colapso turbulento de estrellas masivas, se violan algunas suposiciones
12:42que sirvieron para hacer el diagrama de Penrose, como que el agujero negro existió siempre,
12:47o que el universo que lo rodea es perfectamente simétrico y no contiene aleatoriedades. Y en
12:54segundo lugar, la teoría de la relatividad general utilizada para construir el diagrama de Penrose
12:59podría ser en sí misma sólo aproximadamente correcta, rompiéndose cerca de la singularidad,
13:05donde la curvatura se hace más extrema. Así pues, es muy probable que algunas predicciones
13:11del diagrama, especialmente las más problemáticas, que implican singularidades y paradojas de viajes
13:17en el tiempo, no sean características reales de un espacio-tiempo muy curvado. Pero la existencia
13:24de agujeros blancos es más bien una posibilidad abierta, que deja mucho espacio para la especulación
13:30sobre cómo podrían llegar a existir y si podrían dejar alguna huella observacional que pudiéramos
13:36descubrir. Una hipótesis que ha cobrado fuerza recientemente es que nace un agujero blanco cada
13:42vez que muere un agujero negro. Y no, no se trata de una historia mágica de reencarnación o vudú,
13:49sino de un auténtico intento de comprender el ciclo vital completo de los agujeros negros,
13:54con al menos cierto nivel de respaldo matemático. Verás, incluso un agujero negro, aislado en un espacio
14:01por lo demás vacío, emitirá continuamente partículas conocidas como radiación de Hawking,
14:08lo que hará que se encoja gradualmente y pierda masa con el tiempo. Pero una vez que el agujero negro
14:14alcanza la minúscula masa de Planck, apenas unos 20 microgramos, no tenemos forma de predecir qué futuro
14:21le espera, al menos no sin una teoría completa de la gravedad cuántica. Aquí es donde entra en juego
14:27la gravedad cuántica de bucles, un vínculo propuesto entre la gravedad y la mecánica cuántica,
14:33en el que el propio espacio está hecho de bucles discretos. En pocas palabras, las ecuaciones de
14:40la gravedad cuántica de bucles predicen que en lugar de seguir encogiéndose aún más que la masa
14:45de Planck, es más probable que un agujero negro tan diminuto haga un túnel cuántico y se convierta en
14:52un agujero blanco, expulsando su contenido al universo durante un largo periodo de tiempo.
14:58Increíblemente, aunque este agujero blanco será igualmente pequeño y ligero, puede contener una
15:04enorme cantidad de entropía porque su geometría interior se habrá estirado hasta convertirse en
15:09un tubo delgado con un volumen extremadamente grande. Este almacén de entropía podría abrir
15:17potencialmente una vía para que cualquier información que caiga en un agujero negro pueda
15:22recuperarse en un futuro lejano, resolviendo un problema de física teórica que lleva décadas
15:28conociéndose como la paradoja de la información. A medida que el agujero negro libera esta información,
15:34comienza a desvanecerse lentamente de la existencia. El espacio-tiempo que lo rodea pierde su curvatura y
15:41su ciclo vital llega a su fin. Pero antes de que este vídeo termine, permíteme que te deje con una
15:48última reflexión. En la relatividad general, se predice que todo nuestro universo tuvo una singularidad
15:55en su pasado, concretamente hace 14.000 millones de años, en el momento del Big Bang. De este modo,
16:03el universo es como un agujero blanco estacionario y sin carga. Pero si la gravedad cuántica de bucle
16:09dice que los agujeros blancos pueden nacer cuando se colapsan los agujeros negros, podría ocurrir lo
16:15mismo con la creación de nuestro universo. ¿Podría ser que nuestro universo en expansión naciera de las
16:21cenizas de un espacio-tiempo más antiguo y en contracción? Por descabellado que parezca,
16:28la gravedad cuántica de lazo dice que bien podría ser así. Pero hay tantas ideas diferentes sobre cómo
16:35pudo ocurrir esta transición, que necesitaríamos un vídeo completamente nuevo solo para arañar la
16:41superficie. Así que, si quieres saber un poco más cómo el Big Bang pudo ser en realidad un Big Bounce,
16:49dínoslo en los comentarios. La historia del universo puede depararnos aún más sorpresas.
16:56Gracias por tu visita, y nos vemos en el futuro.
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