¿Se parecería a algo un agujero de gusano en el espacio?

En la película "Interstellar", el agujero de gusano se representa de manera elaborada como una esfera, se completa con una explicación de por qué es esférico y, a medida que se acerca, parece una esfera que contiene galaxias fabulosas, etc.

Si bien parece tener sentido que la manifestación espacial de un agujero de gusano sea esférica, no puedo ver por qué un agujero de gusano "se parecería" a algo en absoluto.

Si tengo algo que se acerque a un modelo mental razonable, un agujero de gusano es simplemente una región del espacio que tiene la propiedad de que, si lo atraviesas, llegas a un lugar en el espacio diferente al que sugeriría tu aparente trayectoria en 3D. Pero sigue siendo "solo espacio". No tiene una "superficie" o un "punto de entrada" distinto o alguna característica particular, ¿verdad?

Nota: Agradezco que nada en "Interestelar" deba tomarse como una representación de la física real del mundo real: ¡fue simplemente lo que provocó la pregunta sobre la física real!

Lo que dices tiene sentido para mí. Probablemente también esperaría que un agujero de gusano emitiera una gran cantidad de radiación ionizante desagradable, ya que eso es lo que normalmente se espera que destruya los objetos que pasan.
¿Por qué emitiría algo? Por la misma lógica en mi pregunta, es solo una región en el espacio que se conecta a otra región en el espacio: ¿qué causaría la ionización en la región (después de la dispersión de increíbles desgarros del espacio-tiempo que causan el cambio de topología en el primer lugar ;) )
Si alguien está interesado, acabo de encontrar una simulación de película maravillosa de cómo se vería según el modelo mental que tengo de lo que está pasando: spacetimetravel.org/wurmlochflug/wurmlochflug.html A partir de esto, está claro que si el agujero de gusano está cerca cosas sólidas, entonces parece una distorsión visual. Pero sospecho que si se hiciera la misma simulación de una región en el espacio, se vería como cualquier otra región en el espacio...
En realidad, gran parte de la participación de Kip Thorne en la película fue modelar la deformación de la luz cerca del agujero negro, y es posible que se le haya consultado sobre la secuencia del agujero de gusano (al menos, acercándose inicialmente).
¿No tendría un agujero de gusano lentes gravitacionales alrededor de la abertura, debido a la deformación del espacio-tiempo? En ese sentido, verías los efectos del agujero de gusano, incluso si no ves el agujero de gusano en sí.
@Sean Tienes toda la razón. Eso parecía ser lo que la película estaba tratando de transmitir.
@GreenAsJade: La radiación intensa dentro del agujero de gusano es una predicción estándar. No sé lo suficiente sobre QFT en un fondo curvo para poder darte una explicación clara.

Respuestas (2)

El sitio al que se vinculó sobre el modelado de cómo se verían los agujeros de gusano teóricos muestra dos razones por las que un agujero de gusano podría ser visible: 1) la escena que ve a través de él podría no coincidir con el entorno en su extremo, y 2) hay mucha distorsión de la imagen de cualquier objeto que, desde su perspectiva, esté cerca del "borde" del agujero de gusano.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ambos efectos parecen estar en juego en el agujero de gusano interestelar, si miras la imagen grande aquí . Para 1), la imagen muestra un grupo de nebulosas y una mayor densidad general de estrellas en el espacio del otro lado, por lo que se destaca contra el campo estelar de nuestro lado. Y para 2), puedes ver que hay mucha distorsión visual en las formas de las nebulosas y cosas cerca del borde circular, no mucho en el centro.

Kip Thorne, el físico que fue el asesor científico de la película, dice en el capítulo 15 de La ciencia de Interstellar que había tres parámetros principales ajustables o "manejadores" que podían usar para buscar el agujero de gusano que Christopher Nolan y los efectos. al supervisor Paul Franklin le gustó más: el radio del agujero de gusano, su longitud y algo llamado "ancho de lente", que está determinado por la curvatura del espacio fuera de cada "boca". Pero para cualquier valor dado de esos parámetros, usaron las predicciones teóricas reales de la teoría de la relatividad general de Einstein para determinar la apariencia del agujero de gusano:

Tal como lo había hecho con Gargantúa (capítulo 8), usé las leyes relativistas de Einstein para deducir ecuaciones para las trayectorias de los rayos de luz alrededor y a través del agujero de gusano, y elaboré un procedimiento para manipular mis ecuaciones para calcular la lente gravitacional del agujero de gusano y, desde allí, lo que ve una cámara cuando orbita el agujero de gusano o viaja a través de él. Después de verificar que mis ecuaciones y procedimiento produjeran el tipo de imágenes que esperaba, se las envié a Oliver y él escribió un código de computadora capaz de crear las imágenes IMAX de calidad necesarias para la película. Eugénie von Tunzelmann agregó campos de estrellas de fondo e imágenes de objetos astronómicos para el agujero de gusano a la lente, y luego ella, Oliver y Paul comenzaron a explorar la influencia de mis manijas.

El libro también incluye algunas imágenes que muestran cómo cambia la apariencia visual del agujero de gusano cuando estas tres "asas" se ajustan de varias maneras. En particular, muestra que la cantidad de distorsión de los objetos cerca del borde visual del agujero de gusano depende del "ancho de la lente", que mide la nitidez de la transición desde la garganta hasta el espacio fuera de la boca del agujero de gusano; si la transición es más aguda, por lo que el espacio exterior se vuelve casi plano a distancias bastante cortas, luego hay una región más delgada de formas distorsionadas en el borde.

Finalmente, al final del capítulo, Thorne señala que aunque modelaron la apariencia externa con precisión, para el viaje a través del agujero de gusano, la gente de efectos visuales se tomó algunas licencias artísticas, creando "una interpretación informada por simulaciones con mis ecuaciones, pero alterada significativamente para añadir frescura artística".

El enlace a la web de Thorne es fascinante, pero me pareció profundamente decepcionante en la misma medida que encontré fascinante la película que hemos enlazado. Si bien las palabras de Thorne describen cómo se vería científicamente un agujero de gusano en el espacio profundo, la imagen resultante en su página, la imagen interestelar, está muy lejos de eso. En lugar de "lente" de la escena local (que sería casi imperceptible debido a la baja densidad de estrellas), tiene un borde extraño "como una burbuja", y dentro de él muestra fotos de "galaxias"... que apenas son va a verse así a esta distancia...
@GreenAsJade: creo que las cosas que identificas como galaxias estaban destinadas a ser nebulosas, agregadas para darle un poco más de interés visual al otro lado del agujero de gusano. Incluso si cuestiona lo que eligieron poner como fondo en el otro lado, creo que la forma en que se distorsionó el fondo cuando se vio a través del agujero de gusano, incluido el "borde con forma de burbuja", se calculó con precisión en términos de los caminos de la luz. rayos predichos por la relatividad general. Pero como dijo, adaptaron los parámetros que describen la curvatura del espacio alrededor del agujero de gusano para crear las imágenes que más le gustaban a Nolan.
Estoy de acuerdo en que agregaron "cositas estrelladas" y (en mi humilde opinión) el borde de la burbuja para darle interés visual. Tal vez el "efecto borde" sea causado por distorsiones de las nebulosas del otro lado, pero no lo parece (de la misma manera se puede ver claramente que es la playa la que se distorsiona al borde del agujero en el película). Creo que todo esto responde a mi pregunta de esta manera: un agujero de gusano en el espacio (profundo) probablemente parecería casi nada en absoluto, a menos que haya notado la distorsión de algunas estrellas en el campo, o en el cambio remoto que afecta en algo grande.
@GreenAsJade: realmente no entiendo qué parte del borde que estás mirando te da dudas de que solo se trata de nebulosas y estrellas distorsionadas, si miras las manchas blancas en la parte inferior, derecha e izquierda, parece completamente obvio para para mí son tres nebulosas, y si te acercas puedes ver campos estelares comprimidos en los bordes inferiores entre ellas. El borde superior blanquecino no es tan obvio pero parece ser una extensión de la nebulosa cuyo centro está alrededor de las 2 en punto. Realmente dudo que Kip Thorne mintiera sobre la interpretación, ya que fue honesto sobre la inexactitud del interior.
Supongo que estas en lo correcto. Entonces, se podría decir que si el agujero de gusano en cuestión tuviera un punto de salida que estuviera muy cerca de un campo de nebulosa denso, entonces podría verse así. De lo contrario, es mucho más probable que parezca nada o, como máximo, una distorsión sutil en el campo estelar. :)

No hay razón para que un agujero de gusano atravesable sea esféricamente simétrico; de hecho, parece muy poco probable, incluso para los estándares de los agujeros de gusano, que lo sea.

La razón es que si hay simetría esférica, entonces la materia exótica, y las estructuras de contención necesarias para ella, están distribuidas esféricamente, lo que significa que bloquean el agujero de gusano por todos lados y debes atravesarlas para atravesarlo . Interstellar parece ignorar por completo este problema. Su simulación de trazado de rayos trata el agujero de gusano como un vacío (que no lo es), o al menos trata la materia exótica y la maquinaria de contención como completamente invisible e intangible. Supongo que eso no es imposible, podrían estar hechos de materia de sombra , pero agrega otra capa de inverosímil a una idea ya inverosímil.

El artículo original de Kip Thorne con Michael Morris ( unpaywalled ) dedica mucho tiempo a analizar las fuerzas experimentadas por una nave que atraviesa el agujero de gusano, porque la capacidad de supervivencia del viaje impone restricciones a la geometría (sección II.E). Este análisis solo es necesario porque su suposición de simetría esférica hace imposible que el barco eluda las regiones de alta curvatura.

En la sección II.F.4 sugieren pasar un pequeño tubo de vacío a través de la esfera. Pero creo que también puedes olvidarte por completo de la simetría esférica y hacer un agujero de gusano con esquinas:

La parte media de esta variedad, a través de la cual pasaría la nave espacial, es plana. Toda la materia exótica está en los extremos, y puedes colocar una estructura de contención sólida a su alrededor sin bloquear la nave.

El resultado de extender esto a 3 dimensiones espaciales es el tipo de portal de espejo que ha sido un pilar de las historias de fantasía durante años:

La materia exótica está en el encuadre, y no hay ninguna curvatura significativa en ningún otro lugar (y en particular, ninguna distorsión de la luz que pasa por el centro).

Es casi seguro que es imposible hacer tal cosa, pero parece mucho más plausible que lo que se muestra en Interstellar o en la respuesta de Hypnosifl.

Eso es muy interesante... es como si un agujero de gusano viable fuera realmente posible, en realidad se vería más , no menos, fantástico... hmm :) También sugiere que Stargate no estaba tan lejos del dinero como podría haber parecido, entonces (aunque el detalle del teletransportador parece una complicación innecesaria). Lo que me hace preguntarme sobre otra pregunta: ¿habría alguna ventaja al menos circular, sobre una "puerta" cuadrada?
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