Una nueva investigación “se atreve” a ir a donde los físicos nunca han ido antes, sugiriendo qué le sucedería al espacio alrededor de un motor de curvatura defectuoso.
Los fanáticos de la ciencia ficción están más que familiarizados con el concepto de “motor warp”, un dispositivo que permite a las naves espaciales viajar a velocidades Más rápido que la luztambién conocidas como velocidades “superlumínicas”. Estos instrumentos suelen estar escritos como capaces de manipular la estructura misma del espacio y el tiempo, o el espacio-tiempo. Sin embargo, incluso los aficionados a la ciencia ficción más acérrimos pueden sorprenderse al saber que también hay algunas reflexiones teóricas sobre los motores de curvatura en la ciencia real. El ejemplo más famoso es el “Paseo de Alcubierre.”
Además, un equipo de la Universidad Queen Mary de Londres, la Universidad de Cardiff, la Universidad de Potsdam y el Instituto Max Planck (MPI) de Física Gravitacional también descubrió que si las naves espaciales ya estuvieran usando motores de curvatura superlumínicos, podríamos detectarlas a través de pequeñas ondulaciones en el espacio-tiempo llamadas “ondas gravitacionales“se crea si y cuando estas unidades fallan.
“Aunque los motores warp son puramente teóricos, tienen una descripción bien definida en La teoría de la relatividad general de Einstein“Las simulaciones numéricas nos permiten explorar el impacto que podrían tener en el espacio-tiempo en forma de ondas gravitacionales”, dijo la líder del equipo Katy Clough de la Universidad Queen Mary de Londres en un comunicado.
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Ciencia ficción vs. ciencia real
Los motores de curvatura, 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 hacen que el tejido cuatridimensional del espacio-tiempo se deforme. Los efectos de la gravedad que experimentamos surgen de esta deformación.
Cuanto mayor es la masa de un objeto, más extrema es la curvatura del espacio que genera y, por tanto, más fuerte es su efecto gravitatorio. La luz y otros objetos con masa se ven obligados a viajar por la compleja deformación del espacio.
La relatividad general también sugiere que cuando los objetos se aceleran, hacen que el espacio-tiempo “suene” con ondas gravitacionales. Sin embargo, los objetos a escala planetaria, como un automóvil que acelera, tienen muy poca masa para crear ondas gravitacionales significativas. Sin embargo, los objetos masivos como los agujeros negros y las estrellas de neutrones que giran unos alrededor de otros en sistemas binarios y finalmente colisionan sí crean ondas gravitacionales que pueden detectarse aquí. En la Tierra.
Clough y sus colegas sugieren que los motores de curvatura también podrían emitir ondas gravitacionales, especialmente si fallan.
Además, Einstein basó la relatividad general en su teoría de 1905 Relatividad especial;El fundamento de la relatividad especial es que nada con masa puede moverse más rápido que la velocidad de la luz.
Esto significa que los escritores de ciencia ficción tienen que introducir circunstancias que permitan romper esta regla, o al menos torcerla ligeramente, para poder considerar viajes más rápidos que la luz. Cómics de DCPor ejemplo, existe un campo ubicuo fuera del espacio-tiempo llamado “fuerza de velocidad” que le da a Wally West, Flash, la energía necesaria para superar a la luz (y Superhombresi me preguntas).
En Viaje a las estrellasLa materia exótica con masa negativa permite a la USS Enterprise viajar a velocidades superiores a la de la luz o “velocidades de curvatura” al generar una burbuja de curvatura alrededor de la nave en la que el espacio-tiempo se deforma, se comprime por delante de la nave y se estira por detrás de ella. Eso significa que la USS Enterprise dobla y deforma el espacio-tiempo por sí misma, por lo que no rompe las reglas de la relatividad especial de Einstein, a diferencia de Flash y su fuerza de velocidad.
Este equipo estudió qué ocurriría si una burbuja de curvatura como la que se utilizó en Star Trek colapsara o si la contención de este concepto hipotético fallara. Para ello, comenzaron creando simulaciones numéricas del espacio-tiempo.
Descubrieron que un evento de este tipo generaría una explosión de ondas gravitacionales de frecuencia más alta que la “Chirrido” de las ondas del espacio-tiempo Se crea cuando agujeros negros binarios o estrellas de neutrones chocan y se fusionan.
Así como cierta luz tiene una frecuencia demasiado alta para ser vista por nuestros ojos, esta explosión de ondas gravitacionales de alta frecuencia estaría más allá de la capacidad de detección de interferómetros como el Observatorio de ondas gravitacionales por interferometría láser (LIGO).
Sin embargo, los futuros detectores de ondas gravitacionales podrían ser capaces de detectarlas.
“En nuestro estudio, la forma inicial del espacio-tiempo es la burbuja de curvatura descrita por Alcubierre”, dijo Sebastian Khan, miembro del equipo de la Universidad de Cardiff. “Si bien pudimos demostrar que, en principio, los detectores futuros podrían encontrar una señal observable, dada la naturaleza especulativa del trabajo, esto no es suficiente para impulsar el desarrollo de futuros instrumentos”.
El equipo también descubrió que un motor de curvatura que colapsara emitiría ondas alternas de “materia de energía negativa” y luego ondas de energía positiva. Si estas ondas interactuaran con materia ordinaria no exótica, eso les daría a los científicos otra forma de buscar motores de curvatura fallidos.
El equipo ahora pretende investigar cómo cambiaría la señal de la onda gravitacional al considerar otros modelos de motores de curvatura y las consecuencias de un colapso que ocurre mientras se viaja a velocidades superlumínicas.
Por supuesto, todo esto es especulación, aunque bien fundamentada y matemáticamente sólida, ya que no hay evidencia real de que los motores warp puedan existir. Pero eso no significa que estos hallazgos no tengan aplicaciones.
“Para mí, el aspecto más importante del estudio es la novedad de modelar con precisión la dinámica de los espacio-tiempos 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”, dijo en el comunicado el miembro del equipo Tim Dietrich del Instituto Max Planck (MPI) de Física Gravitacional.
La investigación del equipo fue publicada en la revista Revista Abierta de Astrofísica.