Mientras elaboraba su tesis doctoral en la Universidad de Gales, el físico mexicano Miguel Alcubierre veía un capítulo de Star Trek: La nueva generación, cuando tuvo una idea. Las naves de la serie se desplazan por el espacio a velocidades superiores a la de la luz gracias a sus warp drives o impulsores de curvatura, sistemas capaces de deformar el tejido del espacio-tiempo. ¿Sería posible proporcionar a los protagonistas de la serie un modelo teórico real que encajara con las ecuaciones de la relatividad general de Einstein?

Alcubierre, que hoy dirige el Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México, lo consiguió. Y a la hora de poner un nombre a su hipotético propulsor, a sugerencia de su director de tesis, el físico hizo “un guiño a la ciencia ficción” y mantuvo el término warp drive, según cuenta a EL ESPAÑOL. Sin embargo, y desde la publicación de su teoría en 1994, la comunidad física se refiere a su propuesta como Alcubierre drive.

 

              Arrugas en la alfombra cósmica

 

Esta semana hemos asistido al anuncio histórico de la primera detección de ondas gravitatorias, pequeñas sacudidas en el tejido del espacio-tiempo tal como lo definió Albert Einstein en su teoría general de la relatividad. Estas ondas creadas por las masas son normalmente minúsculas e indetectables; pero las producidas por un cataclismo entre objetos inmensamente pesados, como la fusión de dos agujeros negros, pueden llegar a cazarse en la Tierra gracias a la ínfima variación de longitud que provocan en un túnel alargado, lo que modifica el tiempo que la luz tarda en recorrerlo de un extremo a otro.

En esta deformación del espacio-tiempo se basa también la idea de Alcubierre. El físico mexicano imaginó una nave rodeada por una burbuja que es capaz de contraer el espacio-tiempo por delante de ella y expandirlo por detrás, avanzando en su arruga espacio-temporal como un surfista navega sobre una ola. Así, si queremos volar a una estrella lejana, no es la nave la que se aproxima a su destino, sino este el que se acerca gracias a esos pliegues en la alfombra cósmica.

 

 

 

                                      Recreación de estos hipotéticos viajes. Les Bossinas NASA

 

“El objeto se mueve sin moverse en realidad”, dice el físico; “es el espacio el que hace el trabajo”. El modelo permite, según su autor, “viajar a velocidades arbitrarias, incluso mayores que las de la luz”, ya que en realidad la nave no quebranta este límite físico respecto a su entorno local. Y en un experimento mental ya clásico sobre los viajes a velocidad superluminal, si los tripulantes de la nave encendieran los faros delanteros, verían el chorro de luz proyectado hacia delante, ya que la luz emitida seguiría moviéndose más aprisa que el vehículo dentro de la burbuja.

 

 

 

La publicación del modelo de Alcubierre provocó a su vez una onda expansiva en su propio tejido espacio-temporal, el de la física teórica a finales del siglo XX. Desde entonces, las cinco páginas del estudio del mexicano han sido descargadas de la web de la revista Classical and Quantum Gravity más de 25.000 veces, y su trabajo ha sido citado en más de un centenar de artículos, además de haber motivado obras de ciencia ficción y locas especulaciones en la imaginación popular.

Energía negativa y materia exótica

 

 

 

Claro que, en física, de la teoría a la práctica a menudo media una distancia tan insalvable como la del espacio interestelar. El primer problema fundamental de la burbuja de Alcubierre es la propia burbuja. “Para producir esta distorsión del espacio se requiere de algo que llamamos energía negativa, que es esencialmente equivalente a la anti-gravedad”, apunta el físico; “y hasta donde sabemos, eso no existe”, zanja. En la física clásica, la que podemos experimentar en nuestra vida diaria, hablar de energía negativa es un concepto tan absurdo como tratar de encender la oscuridad. “Pero en el extraño mundo de la mecánica cuántica, de hecho se predice la existencia de la energía negativa”, precisa a este diario el matemático de la Universidad Estatal Central de Connecticut (EEUU) Thomas Roman.

Según explica Roman, en 1992 el físico Stephen Hawking demostró que la energía negativa es un elemento necesario para viajar hacia atrás en el tiempo. En física, la idea de desplazarse más rápido que la luz está íntimamente ligada a la del viaje temporal, ya que sería posible sentarnos en una posición en la que viéramos cómo una señal transmitida a velocidad superluminal llega a su destinatario antes de haber sido enviada por el emisor. La energía negativa nace de la aplicación de estas condiciones a las ecuaciones de Einstein; por lo tanto, si se coloca en las fórmulas no sólo rompe la barrera de la luz, aunque sea en el papel, sino que también nos regala un billete al pasado.

 

 

 

 

Pero aunque la física cuántica teórica permita la existencia de esta energía, no es tan fácil obligar a la realidad a que lo acepte. Según la relatividad especial de Einstein, masa y energía son dos caras de una misma moneda (la famosa E=mc²), por lo que la energía negativa equivale a un tipo de materia que no tenemos, y que los físicos denominan “exótica”. “Las curvaturas del warp drive solo pueden ser causadas por este tipo de materia hipotética”, señala a EL ESPAÑOL Carlos Barceló, físico teórico del Instituto Astrofísico de Andalucía del CSIC (IAA). Barceló expone que “la materia que conocemos no tiene estas características”; pero del mismo modo que la física de partículas predice la energía negativa, “se ha especulado que quizá podría haber situaciones cuánticas en las que se genere materia de este tipo”.

Una nave sin control

El de la energía negativa, o la materia exótica, no es el único obstáculo en el modelo de Alcubierre. Su propio autor opone una segunda gran pega, el llamado “problema del horizonte”. Dado que el frente de la burbuja se desplazaría a una velocidad aparente mayor que la de la luz, los pilotos de la nave no podrían acceder a él, y esto tendría consecuencias bastante indeseables. Por un lado, no podrían enviar señales para detener o dirigir la burbuja, por lo que continuarían viajando indefinidamente a menos que la pompa estallara o alguien desde fuera hiciera algo al respecto.

 

 

 

¿Cómo serían este tipo de viajes? NASA

 

Pero también, y dado que los tripulantes de la nave estarían desconectados del exterior de la burbuja, si fuera posible crear una infraestructura que permitiera el desplazamiento –como han sugerido algunos teóricos–, ésta no podría ser colocada durante el propio viaje, como hacían los constructores de los ferrocarriles que iban tendiendo las vías a medida que la locomotora avanzaba. En este caso la locomotora no tendría puertas para salir al exterior, por lo que las vías deberían ser colocadas por un equipo que viajara a pie, o en este caso en una nave convencional, y por tanto muy lenta.

“Todo apunta a que la naturaleza rechaza la formación de burbujas como las de Alcubierre”, concluye Barceló. El físico del IAA agrega que además existen “problemas de inestabilidad“: en concreto, las altas temperaturas en el interior de la burbuja no solo la destruirían, sino que incinerarían todo su contenido, nave y tripulantes. El propio Alcubierre admite que su experimento mental no tiene “ninguna aplicación práctica hasta la fecha, y no la puede haber mientras los problemas mencionados no se puedan resolver, si es que tienen solución, que pueden muy bien no tenerla”.

Imposible, pero nada lo es

Y a pesar de todas las objeciones en contra, la cuestión de los propulsores de curvatura continúa provocando encendidas discusiones entre los físicos. Para los teóricos es puramente una manera de explotar las posibilidades de las ecuaciones, pero las conjeturas nacidas a raíz de algunos resultados experimentales afloran periódicamente a la luz pública, para entusiasmo de unos e indignación de otros.

Hace pocos meses, un grupo heterodoxo de la NASA llamado Laboratorio de Física de Propulsión Avanzada, o Eagleworks, causó una conmoción al sugerir que había construido un tipo de propulsor llamado EmDrive que se opone a toda la lógica física y en el que algunos teóricos ven la posibilidad de crear burbujas de distorsión del espacio-tiempo. El asunto fue tan comentado en los medios como irritante para la propia NASA, que prohibió a los ingenieros de Eagleworks pronunciarse públicamente. A raíz de aquello, la agencia archivó los artículos de su web relacionados con la idea del warp drive, reemplazándolos por una declaración que afirma: “Warp Drive o cualquier otro término para viajes más rápidos que la luz aún no son más que una especulación. El grueso del conocimiento científico concluye que esto es imposible”.

Al menos por el momento, deberemos conformarnos con posibilidades más al alcance de la tecnología. La NASA investiga activamente en el campo de los propulsores iónicos, una opción que no permitirá los viajes interestelares pero sí romper nuestras fronteras actuales, y que para Alcubierre “son de momento los sistemas más prometedores”. En un futuro muy lejano, imagina el físico, tal vez lleguemos a construir cohetes de antimateria; “pero de momento es ciencia ficción”, concluye. Respecto a lo que pueda depararnos el futuro, nos queda el consuelo de Barceló: “En ciencia natural nunca se puede decir de nada que es imposible”.

A principios de año, la Tierra pasa por el punto de su órbita más cercano al Sol, conocido como perihelio. Este año este acontecimiento tendrá lugar mañana, día 4 de enero, a las 11:59 hora peninsular (10:59 Tiempo Universal). La Tierra y el Sol distarán entonces 147,1 millones de kilómetros, unos cinco millones menos que en su posición más alejada, que tiene lugar a principios de julio y se denomina afelio.

Esta “cercanía” al Sol tiene varias consecuencias. Por un lado, el Sol presentará su máximo diámetro aparente visto desde la Tierra. Y, por otro, la Tierra alcanzará la máxima velocidad en su órbita. Concretamente se desplazará a 30,75 kilómetros por segundo (110.700 kilómetros a la hora). Dos kilómetros por segundo más más rápido que en el punto de su órbita más alejado del sol, lo que equivale a 7.164 kilómetros por hora más rápido. Como media, la Tierra se mueve a 107.280 kilómetros por hora.

El primero en darse cuenta de este fenómeno fue el matemático y astrónomo alemán Johannes Kepler. Gracias a las notas de uno de sus maestros, el astrónomo danés Tycho Brahe, el observador más importante del cielo antes de la invención del telescopio, Kepler se dio cuenta de que la órbita que describe la Tierra alrededor del sol no es circular, sino ligeramente elíptica. Esto le llevó a definir la que hoy se conoce como primera ley de Kepler: “Los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol, que ocupa uno de los focos de la elipse”.

También había observado que la velocidad de la tierra al recorrer su órbita varia. Y lo plasmó en la segunda ley de Kepler: “Cada planeta se mueve de tal manera que la recta imaginaria que le une al centro del Sol (denominada radio vector) barre áreas iguales en tiempos iguales”. El planeta, cuando está más cerca del sol, debe recorrer una distancia mayor y su velocidad aumenta. Durante todo el invierno en el hemisferio norte (verano en el sur), cuando la Tierra y el Sol están más próximos, la velocidad a la que viaja nuestro planeta es mayor. Y el máximo se produce durante el perihelio.

Aunque Kepler enunció las leyes de los movimientos de los planetas, desconocía qué fuerza los obligaba a cumplirlas. Newton, basándose en las observaciones Tycho Brahe, Galileo y Kepler, dio con la causa: la gravedad. Y es su segunda ley la que explica por qué la tierra va a hora más rápido: “La fuerza de atracción entre dos cuerpos de masas separados una distancia r es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia“. Es decir, cuanto menor sea la distancia al Sol, mayor será la fuerza de gravedad y por tanto la velocidad a la que se desplaza un planeta.

¿Por qué hay estaciones?

¿Y si estamos más cerca del Sol, por qué es invierno? Dos cosas determinan la cantidad de calor del sol que recibe un planeta. La excentricidad de su órbita y la inclinación de su eje. La excentricidad define cuánto se aparta la órbita de un circulo. La Tierra sigue una órbita casi circular, así que las estaciones vienen determinadas exclusivamente por la inclinación de su eje, que a su vez determina la inclinación con que los rayos solares llegan a la Tierra.

El astrofísico y divulgador Carl Sagan defendió a lo largo de su carrera la idea de que a la hora de divulgar la ciencia y sus avances era necesario despertar la sed de maravilla. Pero también alertó de que, sin las necesarias dosis de escepticismo y de pensamiento crítico, la ciencia podía transformarse en pseudociencia. Es decir, en mito y fábula.

Un día después de que los astrónomos Michael Brown y Konstantin Batygin publicaran en la revista «The Astronomical Journal» el posible hallazgo del Planeta X, el que podría ser el noveno planeta del Sistema Solar, la NASA ha querido hacer un llamamiento hacia la cautela. Y el escepticismo.

«La idea de que haya un nuevo planeta es sin duda excitante para mí, como científico planetario», ha dicho James Green, Director de la División de Ciencia Planetaria de la NASA en un vídeo difundido hoy. «Sin embargo, no estamos ante la detección de un nuevo planeta. Es muy pronto para poder afirmar esto», ha señalado.

En el artículo científico publicado ayer, los científicos proponían la hipótesis de que hubiera un nuevo planeta gigante en los confines del Sistema Solar. Pero ese cuerpo no se ha detectado, y podría no existir. Su idea se basa en cálculos matemáticos sobre las órbitas de seis lejanos cuerpos, que parecen girar en torno a algo que aún no se ha encontrado.

«Estamos ante una predicción temprana basada en modelos matemáticos elaborados con observaciones limitadas (…) Estamos en el comienzo de un proceso que podría llevar a un interesantísimo resultado», ha explicado James Green.

Comienza el debate

Eso no quiere decir que la hipótesis de Brown y Batygin sea endeble. Sino que efectivamente aún se trata de una hipótesis, lo que significa que tiene que ser comprobada por otros investigadores y superar la prueba final: la detección directa del noveno planeta.

De hecho, los propios autores del artículo ya estaban preparados ante la inevitable ola de escepticismo. Para ello, trataron de blindar su trabajo con una larga serie de datos, análisis orbitales de otros objetos distantes y complejas simulaciones informáticas: «Si dices que tienes evidencias del planeta X -afirmaba Brown- prácticamente cualquier astrónomo dirá: “¿Otra vez? Estos chicos, claramente, están locos. ¿por qué esta vez debería ser diferente a las demás?”. Esta vez es diferente porque esta vez tenemos razón».

Adoptando una postura más intermedia, Green ha destacado la importancia del artículo publicado ayer, porque «alimenta el interés por la exploración espacial» y estimula un «sano debate» que «forma parte del proceso científico».

Las reglas del escepticismo

«Teorías como estas sirven para estimular ideas y conversaciones. Tocan nuestra curiosidad innata», ha dicho. Pero, «cada vez que tenemos una idea tan interesante como esta, siempre debemos aplicar las reglas de Carl Sagan del pensamiento crítico, que piden confirmar de forma independiente los hechos, buscar explicaciones alternativas y estimular el debate científico».

«Si el planeta X está ahí fuera, lo encontraremos juntos. O buscaremos una explicación alternativa para los datos que hemos recibido hasta el momento. Ahora, vamos a explorar», ha propuesto James Green.

ABC -Ciencia

El científico británico asegura en una película que cada vez está «más convencido de que no estamos solos»

En una nueva película online, llamada “Los lugares favoritos de Stephen Hawking” y emitida en Internet por Curiosity Stream, el popular genio británico ha vuelto a dejar claras sus opiniones acerca de la posible existencia de civilizaciones extraterrestres. En el transcurso de un viaje espacial imaginario a sus lugares favoritos del Universo, entre los que están Saturno o el agujero negro Sagitario A*, el genio británico se detiene con su nave, la SS Hawking, a explorar el exoplaneta Gliese 832c, a 16 años luz de la Tierra y en el que no se descarta la existencia de alguna forma de vida avanzada. “A medida que envejezco -asegura el científico mientras sobreviuela el planeta- , estoy más convencido que nunca de que no estamos solos. Y ahora, después de toda una vida de preguntas, estoy ayudando a liderar un nuevo esfuerzo global para encontrarlos”. Encontrarlos sí, pero no comunicar con ellos. De hecho, también en esta ocasión Stephen Hawking advierte que los esfuerzos de organizaciones como el SETI para establecer un posible contacto con alienígenas podrían suponer el fin de la Humanidad.

“El proyecto Breakthrough Listen -afirma el físico británico- escaneará más de un millón de estrellas cercanas en busca de signos de vida, pero yo se exactamente dónde empezar a buscar. Un día podríamos recibir una señal procedente de un planeta como Gliese 832c, pero debemos tener mucho cuidado de no responder. Si lo hacemos, podrían ser mucho más poderosos que nosotros y nos darán el valor que nosotros damos a las bacterias”.

Recientemente, los responsables del proyecto Breakthrough Listen se asociaron con el nuevo radiotelescopio chino FAST, el más grande del mundo, para explorar, también, la hipotética “megaestructura alienígena” que algunos piensan que es la culpable de los extraños y aleatorios oscurecimientos de la estrella KIC 8462852, situada a 1.500 años luz de distancia, en uno de los brazos espirales externos de nuestra galaxia. La estrella, en efecto, ha desconcertado a los astrónomos, que no logran comprender cuál puede ser la causa de que, a intervalos aleatorios, pierda temporalmente hasta el 22% de su brillo, algo nunca visto hasta ahora.

Las cautelas de Hawking se basan en la idea de que una civilización extraterrestre que pueda captar nuestras señales y entender de dónde vienen, especialmente si se trata de alienígenas que viven alrededor de una enana roja de enorme antiguedad, como es el caso del planeta Gliese 832c, tiene el potencial de ser miles de millones de años más avanzada que nosotros, lo que nos convierte en un objetivo muy facil de conquistar o invadir.