Cómo detectar motores de curvatura surcando el cosmos
Físicos llevan décadas explorando la posibilidad teórica de los "motores de curvatura", y un nuevo estudio has simulado las ondas gravitacionales que emitiría un motor de este tipo si se estropeara.
Los motores de curvatura --impulsados por la comprensión del espacio-tiempo que tienen delante-- son un elemento básico de la ciencia ficción y, en principio, podrían propulsar naves espaciales a una velocidad superior a la de la luz. Por desgracia, su construcción plantea muchos problemas en la práctica, como el requisito de un tipo exótico de materia con energía negativa.
Otros problemas con la métrica del motor de curvatura incluyen el potencial de utilizarlo para crear curvas cerradas similares al tiempo que violan la causalidad y, desde una perspectiva más práctica, las dificultades para quienes están en la nave a la hora de controlar y desactivar la burbuja.
La nueva investigación es el resultado de una colaboración entre especialistas en física gravitacional de la Universidad Queen Mary de Londres, la Universidad de Potsdam, el Instituto Max Planck (MPI) de Física Gravitacional en Potsdam y la Universidad de Cardiff. Si bien no afirma haber descifrado el código del motor de curvatura, explora las consecuencias teóricas de un "fallo de contención" del motor de curvatura mediante simulaciones numéricas.
La Dra. Katy Clough de la Universidad Queen Mary de Londres, la primera autora del estudio, explica en un comunicado: "Aunque los motores de curvatura 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 espacio-tiempo en forma de ondas gravitacionales".
El coautor Dr. Sebastian Khan, de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff, añade: "Miguel Alcubierre creó la primera solución de la propulsión por curvatura durante su doctorado en la Universidad de Cardiff en 1994, y posteriormente trabajó en el MPI en Potsdam. Por lo tanto, es natural que continuemos la tradición de la investigación de esta clase de propulsión en la era de la astronomía de ondas gravitacionales".
Los resultados son fascinantes. La propulsión por curvatura colapsante genera una ráfaga distintiva de ondas gravitacionales, una onda en el espacio-tiempo que podría ser detectable por detectores de ondas gravitacionales que normalmente apuntan a las fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones. A diferencia de los chirridos de los objetos astrofísicos que se fusionan, esta señal sería una ráfaga corta y de alta frecuencia, por lo que los detectores actuales no la captarían.
Sin embargo, futuros instrumentos de mayor frecuencia podrían hacerlo, y aunque todavía no se han financiado tales instrumentos, existe la tecnología para construirlos. Esto plantea la posibilidad de utilizar estas señales para buscar evidencias de la tecnología de propulsión por curvatura, incluso si no podemos construirla nosotros mismos.
El Dr. Khan advierte: "En nuestro estudio, la forma inicial del espacio-tiempo es la burbuja de curvatura descrita por Alcubierre. 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 instrumentos".
El estudio también profundiza en la dinámica energética del colapso de la propulsión por curvatura. El proceso emite una onda de materia de energía negativa, seguida de ondas positivas y negativas alternadas. Esta compleja danza da como resultado un aumento neto de la energía general del sistema y, en principio, podría proporcionar otra señal del colapso si las ondas salientes interactuaran con la materia normal.
Esta investigación amplía los límites de nuestra comprensión de los espacio-tiempos exóticos y las ondas gravitacionales. El profesor Dietrich comenta: "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 entender mejor la evolución y el origen de nuestro universo, o la evitación de singularidades en el centro de los agujeros negros".
El Dr. Clough añade: "Es un recordatorio de que las ideas teóricas pueden impulsarnos a explorar el universo de nuevas maneras. Aunque somos escépticos sobre la probabilidad de ver algo, creo que es lo suficientemente interesante como para que valga la pena mirarlo".
Los investigadores planean investigar cómo cambia la señal con diferentes modelos de propulsión por curvatura y explorar el colapso de burbujas que viajan a velocidades superiores a la velocidad de la luz.
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