La Relación entre Masa y Gravedad
Se podría decir que es exactamente lo que la imagen de la gravedad de Isaac Newton hace: dar una relación entre la masa de un objeto y la fuerza gravitacional que ejerce. Y tendrías razón. Sin embargo, el concepto de curvatura del espacio-tiempo da lugar a una gama de fenómenos mucho más rica que una simple fuerza. Permite una especie de gravedad repulsiva que impulsa a nuestro universo a expandirse, crea dilatación del tiempo alrededor de objetos masivos y ondas gravitacionales en el espacio-tiempo, y—al menos en teoría—posibilita los motores de curvatura.
El Enfoque de Alcubierre
Alcubierre abordó su problema desde la dirección opuesta a la habitual. Sabía qué tipo de curvatura del espacio-tiempo quería. Era una en la que un objeto pudiera surfear sobre una región de espacio-tiempo deformado. Así que trabajó hacia atrás para determinar el tipo de configuración de materia que necesitarías para crear esto. No era una solución natural de las ecuaciones, sino más bien algo “hecho a medida.” Sin embargo, no era exactamente lo que habría pedido. Descubrió que necesitaba materia exótica, algo con una densidad de energía negativa, para deformar el espacio de la manera correcta.
La Materia Exótica y su Escepticismo
Las soluciones de materia exótica son vistas generalmente con escepticismo por los físicos, y con razón. Si bien matemáticamente, se puede describir material con energías negativas, casi todo lo que sabemos parece tener una energía positiva. Pero en física cuántica, hemos observado que pueden ocurrir pequeñas violaciones temporales de la positividad de la energía, por lo que “no hay energía negativa” no puede ser una ley fundamental absoluta.
De Motores de Curvatura a Ondas Gravitacionales
Dado el modelo de espacio-tiempo del motor de curvatura de Alcubierre, podemos comenzar a responder nuestra pregunta original: ¿Cómo se vería una señal proveniente de él? Uno de los pilares de las observaciones modernas de ondas gravitacionales, y uno de sus mayores logros, es la capacidad de predecir con precisión formas de onda a partir de escenarios físicos utilizando una herramienta llamada “relatividad numérica.”
Esta herramienta es importante por dos razones. Primero, porque los datos que obtenemos de los detectores todavía son muy ruidosos, lo que significa que a menudo tenemos que saber cómo se ve aproximadamente una señal para poder extraerla de la corriente de datos. Y segundo, incluso si una señal es tan fuerte que se destaca sobre el ruido, necesitamos un modelo para interpretarla. Es decir, tenemos que haber modelado muchos tipos diferentes de eventos, para poder hacer coincidir la señal con su tipo; de lo contrario, podríamos caer en la tentación de descartarla como ruido o clasificarla erróneamente como una fusión de agujeros negros.
Simulaciones del Colapso del Motor de Curvatura
Un problema con el espacio-tiempo del motor de curvatura es que no genera naturalmente ondas gravitacionales a menos que comience o se detenga. Nuestra idea fue estudiar lo que sucedería cuando un motor de curvatura se detuviera, particularmente en el caso de que algo saliera mal. Supongamos que el campo de contención del motor de curvatura colapsara (una historia típica en la ciencia ficción); presumiblemente habría una liberación explosiva tanto de la materia exótica como de ondas gravitacionales. Esto es algo que podemos, y de hecho hicimos, simular utilizando relatividad numérica.
Lo que descubrimos fue que el colapso de la burbuja del motor de curvatura es, de hecho, un evento extremadamente violento. La enorme cantidad de energía necesaria para deformar el espacio-tiempo se libera tanto en forma de ondas gravitacionales como de ondas de energía de materia positiva y negativa. Desafortunadamente, lo más probable es que sea el fin del camino para la tripulación del nave, que sería desgarrada por fuerzas de mareas.
Fuente y créditos: www.wired.com
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