Las naves extraterrestres podrían detectarse mediante ondas gravitacionales

Se podría decir que esto es exactamente lo que hace la imagen de la gravedad de Isaac Newton: dar una relación entre la masa de un objeto y la fuerza gravitatoria que ejerce. Y estaríamos en lo cierto. Pero el concepto de curvatura del espacio-tiempo da lugar a una gama mucho más rica de fenómenos 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, hace posible los motores de curvatura.

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 navegar sobre una región del espacio-tiempo deformado. Así que trabajó al revés para determinar el tipo de configuración de materia que se necesitaría 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 él habría pedido. Descubrió que necesitaba materia exótica, algo con una densidad de energía negativa, para deformar el espacio de la manera correcta.

Los físicos suelen ver con escepticismo las soluciones de materia exótica, y con razón. Si bien, matemáticamente, se puede describir la materia con energías negativas, casi todo lo que conocemos parece tener una energía positiva. Pero en física cuántica, hemos observado que pueden ocurrir pequeñas violaciones temporales de la positividad energética y, por lo tanto, la “ausencia de energía negativa” no puede ser una ley fundamental absoluta.

De los motores warp a las ondas

Dado el modelo de Alcubierre del espacio-tiempo con motor de curvatura, podemos empezar a responder a nuestra pregunta original: ¿Cómo se vería una señal procedente de él?

Una de las piedras angulares de las observaciones modernas de ondas gravitacionales, y uno de sus mayores logros, es la capacidad de predecir con precisión las formas de onda a partir de escenarios físicos utilizando una herramienta llamada “relatividad numérica”.

Esta herramienta es importante por dos razones. En primer lugar, porque los datos que obtenemos de los detectores siguen siendo muy ruidosos, lo que significa que a menudo tenemos que saber aproximadamente cómo es una señal para poder extraerla del flujo de datos. Y en segundo lugar, incluso si una señal es tan fuerte que se destaca por encima del ruido, necesitamos un modelo para interpretarla. Es decir, necesitamos haber modelado muchos tipos diferentes de eventos, de modo que podamos hacer coincidir la señal con su tipo; de lo contrario, podríamos sentirnos tentados a descartarla como ruido o etiquetarla erróneamente como una fusión de agujeros negros.

Un problema con el espacio-tiempo de propulsión warp es que no produce ondas gravitacionales de forma natural a menos que se ponga en marcha o se detenga. Nuestra idea era estudiar qué sucedería cuando se detuviera una propulsión warp, en particular en el caso de que algo saliera mal. Supongamos que el campo de contención de la propulsión warp colapsara (una historia básica en la ciencia ficción); presumiblemente habría una liberación explosiva tanto de la materia exótica como de las ondas gravitacionales. Esto es algo que podemos simular, y lo hicimos, utilizando la relatividad numérica.

Lo que descubrimos fue que el colapso de la burbuja de propulsión warp es, en efecto, un evento extremadamente violento. La enorme cantidad de energía necesaria para deformar el espacio-tiempo se libera en forma de ondas gravitacionales y ondas de energía de materia positiva y negativa. Desafortunadamente, lo más probable es que sea el fin del camino para la tripulación de la nave, que sería destrozada por las fuerzas de marea.