Una ilustración muestra una nave espacial que utiliza un motor de deformación del espaciotiempo.(Crédito de la imagen: Robert Lea (creado con Canva))
Una nueva investigación «se atreve» a ir donde los físicos nunca habían ido antes, sugiriendo lo que le ocurriría al espacio alrededor de un motor warp que fallase.
Los aficionados a la ciencia ficción están más que familiarizados con el concepto de «motor warp», un dispositivo que permite a las naves espaciales viajar a velocidades superiores a la de la luz, también llamadas velocidades «superlumínicas». Normalmente se dice que estos instrumentos son capaces de manipular el tejido mismo del espacio y el tiempo, o espaciotiempo. Sin embargo, incluso a los aficionados más acérrimos a la ciencia ficción les sorprenderá saber que también existen algunas reflexiones teóricas sobre los motores warp en la ciencia real. El ejemplo más famoso es el «motor Alcubierre» del físico mexicano Miguel Alcubierre.
Además, un equipo de la Universidad Queen Mary de Londres, la Universidad de Cardiff, la Universidad de Potsdam y el Instituto Max Planck de Física Gravitacional (MPI) también ha descubierto que, si las naves espaciales ya utilizan impulsores factoriales superlumínicos, podríamos detectarlos a través de pequeñas ondulaciones en el espaciotiempo llamadas «ondas gravitacionales» que se crean cuando estos impulsores se rompen.
«Aunque los motores warp son puramente teóricos, tienen una descripción bien definida en la teoría de la relatividad general de Einstein, por lo que las simulaciones numéricas nos permiten explorar el impacto que podrían tener en el espaciotiempo en forma de ondas gravitacionales», afirma en un comunicado Katy Clough, directora del equipo de la Universidad Queen Mary de Londres.
Ciencia ficción vs ciencia realidad
Los impulsores de deformación, tanto en la ciencia ficción como en la ciencia real, suelen tener su origen en la teoría de la gravedad de Albert Einstein, conocida como relatividad general. Postulada en 1915, la relatividad general sugiere que los objetos con masa provocan la deformación del tejido tetradimensional del espaciotiempo. Los efectos de la gravedad que experimentamos surgen de esta deformación.
Cuanto más masa tiene un objeto, más extrema es la curvatura del espacio que genera y, por tanto, más fuerte es su efecto gravitatorio. La luz y los demás objetos con masa se ven obligados a viajar alrededor de la compleja deformación del espacio.
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La relatividad general también sugiere que, cuando los objetos aceleran, hacen que el espaciotiempo «suene» con ondas gravitatorias. Sin embargo, los objetos a escala planetaria, como un coche que acelera, tienen muy poca masa para crear ondas gravitatorias significativas. Sin embargo, los objetos masivos, como los agujeros negros y las estrellas de neutrones, que se arremolinan unos alrededor de otros en binarias y acaban colisionando, sí crean ondas gravitacionales que pueden detectarse aquí en la Tierra.
Clough y sus colegas sugieren que los motores warp también podrían emitir ondas gravitacionales, sobre todo si fallan.
Ilustración artística de dos agujeros negros que se mueven en espiral y crean ondas gravitacionales. (Crédito de la imagen: NASA)Por otra parte, Einstein basó la relatividad general en su teoría de la relatividad especial de 1905, según la cual nada que tenga masa puede desplazarse a una velocidad superior a la de la luz.
Eso significa que los escritores de ciencia ficción tienen que introducir circunstancias que permitan romper esta regla, o al menos retorcerla ligeramente, para poder considerar los viajes más rápidos que la luz. En DC Comics, por ejemplo, existe un campo omnipresente fuera del espaciotiempo llamado «fuerza de velocidad» que proporciona a Wally West, Flash, la energía necesaria para ir más rápido que la luz (y que Superman, en mi opinión). En Star Trek, la materia exótica con masa negativa permite al USS Enterprise viajar más rápido que la luz o a «velocidades warp» generando una burbuja warp alrededor de la nave en la que el espaciotiempo se deforma, se comprime por delante de la nave y se estira por detrás. Eso significa que el USS Enterprise dobla y deforma el propio espaciotiempo, con lo que no rompe las reglas de la relatividad especial de Einstein, a diferencia del Relámpago y su fuerza de velocidad.
Este equipo estudió qué ocurriría si una burbuja warp como la utilizada en Star Trek se colapsara o si fallara la contención de este concepto hipotético. Para ello, empezaron creando simulaciones numéricas del espaciotiempo.
Descubrieron que un acontecimiento de este tipo generaría un estallido de ondas gravitacionales de frecuencia más alta que el «chirrido» de las ondulaciones del espaciotiempo creadas cuando chocan y se fusionan agujeros negros binarios o estrellas de neutrones.
Diagrama del espectro de ondas gravitacionales. (Crédito de la imagen: NASA Goddard Space Flight Center)
Al igual que parte de la luz es demasiado alta frecuencia para ser vista por nuestros ojos, este estallido de alta frecuencia de ondas gravitacionales estaría más allá de la capacidad de detección de interferómetros como el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser (LIGO).
Sin embargo, los futuros detectores de ondas gravitacionales podrían ser capaces de detectarlas.
«En nuestro estudio, la forma inicial del espaciotiempo es la burbuja de urdimbre descrita por Alcubierre», afirma Sebastian Khan, miembro del equipo de la Universidad de Cardiff. «Aunque pudimos demostrar que una señal observable podría, en principio, ser encontrada por futuros detectores, dada la naturaleza especulativa del trabajo, esto no es suficiente para impulsar el futuro desarrollo de instrumentos.»
El equipo también descubrió que un motor warp en colapso emitiría ondas alternas de «materia de energía negativa» y, a continuación, ondas de energía positiva. En caso de que estas ondas interactuaran con materia ordinaria no exótica, los científicos tendrían otra forma de detectar los motores warp averiados.
El equipo se propone ahora investigar cómo cambiaría la señal de ondas gravitacionales al considerar otros modelos de motores warp y las consecuencias de que se produjera un colapso mientras se viaja a velocidades superlumínicas.
Por supuesto, todo esto son especulaciones, aunque bien fundadas y matemáticamente sólidas, ya que no hay pruebas reales de que pudieran existir los motores warp. Pero eso no significa que estos descubrimientos carezcan de aplicaciones.
«Para mí, el aspecto más importante del estudio es la novedad de modelar con precisión la dinámica de los espaciotiempos de energía negativa y la posibilidad de extender las técnicas a situaciones físicas que pueden ayudarnos a comprender mejor la evolución y el origen de nuestro universo», afirma en el comunicado Tim Dietrich, miembro del equipo del Instituto Max Planck (MPI) de Física Gravitacional.
La investigación del equipo se publicó en la revista Open Journal of Astrophysics.
