La mayoría de los físicos de la época, incluyendo a Einstein, adoptaron una actitud escéptica; y no creyeron que objetos como los agujeros negros pudieran existir en el universo real. Sin embargo, en 1939, los físicos norteamericanos J. Oppenheimer (quien años más tarde lideraría los esfuerzos estadounidenses para producir la bomba atómica) y Hartland Snyder (en ese momento un estudiante de postgrado) demostraron por medio de cálculos detallados que cuando su combustible nuclear se agota, cualquier estrella cuya masa sea al menos tres veces mayor que la del Sol termina por colapsar bajo la acción de la fuerza gravitatoria que ella misma genera. Los cálculos de Oppenheimer y Snyder indicaban que el colapso no se detiene (como sostenían los detractores de la idea de los agujeros negros), sino que continúa hasta que el radio de la estrella se hace inferior al radio crítico y se forma un agujero en el propio espacio-tiempo.

Aún después de la publicación de los hallazgos de Oppenheimer y Snyder, la existencia de los agujeros negros siguió siendo negada por la mayoría de los físicos, principalmente porque la solución de Oppenheimer y Snyder presentaba características que en ese momento fueron catalogadas como "no físicas". Entre ellas, sobresalía el hecho de que para dos valores específicos de una de las coordenadas, ciertas funciones asociadas con la distancia entre dos puntos del espacio-tiempo se hacían divergentes ( "El espacio-tiempo y las ecuaciones de Einstein").

La oposición a la existencia de agujeros negros fue liderada durante algún tiempo por uno de los más grandes científicos de este siglo: John Archibald Wheeler (quien durante los años 50 dirigió el desarrollo de la bomba de hidrógeno). Wheeler sostenía que los cálculos de Oppenheimer y Snyder contenían demasiadas idealizaciones (es decir simplificaciones de los datos a fin de disponer de un modelo susceptible a su tratamiento matemático). Sin embargo, cambió su posición y retiró sus objeciones cuando al rehacer los cálculos de Oppenheimer y Snyder, teniendo en cuenta correcciones provenientes de la física nuclear, logró probar hacia 1958 que estos autores tenían razón al postular que la formación de un agujero era inevitable. Desde entonces, Wheeler se transformó en uno de los líderes en la investigación de objetos colapsados por acción de la gravedad.

Pero subsistían aún las dudas acerca de la existencia de los agujeros negros debido a las divergencias en la geometría del espacio-tiempo ya mencionadas. Los científicos se preguntaban si era esta una característica fundamental del espacio-tiempo de Schwarzschild o más bien era la consecuencia de la incorrecta elección de las coordenadas utilizadas para describirlo. También generaba dudas el hecho de que la solución predice la existencia de un punto de curvatura infinita (vale decir, un punto en el cual la fuerza gravitatoria es infinita, y el espacio-tiempo deja de existir de acuerdo con la Relatividad General), al que se denomina singularidad.

En 1960, Martin Kruskal y otros, revisaron el asunto utilizando un nuevo sistema de coordenadas, que incluye al anterior, mediante un procedimiento matemático llamado extensión analítica. Lograron demostrar que la solución de Schwarzschild no representa a un único universo sino a dos: uno es el principal o primario, digamos, donde residimos nosotros, y otro, inaccesible, es el secundario, separado del primero por la existencia de la singularidad y aislado del mismo por un horizonte de eventos (ver glosario). La ubicación del horizonte y sus propiedades no habían sido estudiadas durante las primeras etapas del desarrollo de la Relatividad General, debido a que el valor de la coordenada radial a la cual aparece el horizonte se encuentra siempre dentro de los cuerpos (en donde la solución de Schwarzschild no es válida) cuando estos no son suficientemente compactos. Por ejemplo, para una estrella como el Sol, el radio de Schwarzschild se ubica a 3 kilómetros del centro, mientras que el radio solar es de varios miles de kilómetros.

Figura 2. Diferentes topologías de un agujero de gusano. En (a) el túnel conecta dos universos separados, mientras que en (b) y en (c) conecta distintas partes de un mismo universo. Los dos últimos casos muestran cómo el puente puede tener mayor o menor longitud que la distancia de separación que existe entre las bocas cuando esta se mide sobre la lámina que representa el universo.

Solamente cuando los físicos consideraron seriamente la existencia de objetos superdensos, los estudios de la solución de Schwarzschild en este rango de distancias cobraron importancia. Utilizando las coordenadas de Kruskal, resultó posible demostrar que ningún objeto que se desplace a velocidades menores que la de la luz puede evitar caer en la singularidad antes de alcanzar el universo secundario. Aunque existe un "puente" conectando ambos universos (llamado puente de Einstein-Rosen) el problema es que este evoluciona con el tiempo de modo tal que se cierra sobre sí mismo antes de que cualquier objeto pueda atravesarlo. A pesar de ello, el descubrimiento de estas nuevas propiedades de la solución de Schwarzschild despertó el interés en el estudio de estructuras topológicas (es decir, de forma) que presenten puentes o túneles que puedan ser atravesables para unir así distintas regiones del espacio-tiempo (figura 2.a).

Esta idea fue retomada hacia fines de los años 80 por Kip Thorne, titular de la cátedra Feynman en el Instituto Tecnológico de California, cuando fue consultado por Carl Sagan, que se encontraba entonces escribiendo su novela Contact ("Contacto"), sobre la posibilidad de utilizar agujeros negros para realizar viajes interestelares. La consulta provocó el interés de Thorne por el tema, quien luego de trabajar un tiempo sobre el asunto, explicó a Sagan que los agujeros negros de Schwarzschild no son "atravesables" a causa de la presencia de la singularidad y del horizonte de eventos descriptos arriba. En opinión de Thorne, la estructura que Sagan estaba buscando para fundamentar el argumento de su novela era aquella solución de las ecuaciones de Relatividad General que actualmente se conoce como agujero de gusano, y que puede imaginarse como un túnel que une regiones no contiguas del espacio-tiempo.

Thorne, junto con sus alumnos Mike Morris y Ulvi Yurtsever, se dedicó entonces al estudio de las características que debería tener la materia que constituye el túnel, para poder distorsionar el espacio-tiempo de manera tal que la conexión resultante fuese permanente y atravesable. Utilizando las ecuaciones de Einstein, lograron probar que el túnel solo podría mantenerse abierto si sus paredes fueran de materia exótica, esto es, materia que a diferencia de normal debe poseer masa negativa (en el argot técnico, su tensión radial debe ser mayor que su densidad de energía; véase el recuadro "Una clase 'exótica' de materia"). De este material se dice que viola las condiciones de energía.

La existencia de cantidades macroscópicas de materia exótica haría más probable la presencia de agujeros de gusano en algún lugar del universo. Tales objetos podrían utilizarse para viajar a regiones distantes en tiempos menores de los que se necesitarían si el viaje se hiciese por el espacio "convencional". La figura 3 muestra, utilizando un diagrama de embedding (ver glosario), cómo un agujero de gusano podría usarse como un atajo para unir puntos distantes en el universo. En este tipo de diagramas, el universo se representa como una lámina de dos dimensiones en la que el agujero de gusano puede unir puntos distantes porque la lámina está plegada en el espacio externo.

Figura 3: Diagrama de embedding que muestra cómo las bocas del agujero de gusano (A y B) permanecen en reposos una respecto de la otra mientras que una de ellas (B) se mueve en el espacio externo pasando del punto 1 al 2, y finalmente al 3.