El Big Bang no es el principio Los científicos proponen una nueva teoría del Universo

Físicos británicos de la Universidad de Portsmouth han presentado una nueva teoría del Universo, alternativa a la extendida hipótesis del Big Bang.

Según un profesor de la Instituto de Cosmología y Gravedad de la Universidad de Portsmouth Enrique Gazzanaga, los cálculos demuestran que el Big Bang no se produjo realmente el principio del Universo, sino más bien el resultado de un colapso gravitatorio que formó un agujero negro supermasivo con un posterior rebote en su interior.

Según Gazzanaga, él y otros investigadores denominaron a esta idea universo de agujeros negros. El modelo estándar moderno de cosmología se basa en el Big Bang y la inflación cósmica. Explica con éxito la estructura y la evolución del Universo, la nueva ley deja sin respuesta una serie de cuestiones fundamentales.

Gattanaga señala que se cree que el modelo del Big Bang se originó a partir de una singularidad — un punto con densidad infinita, donde no se aplican las leyes de la física a las que estamos acostumbrados. El científico subraya que éste sigue siendo uno de los problemas clave, ya que no entendemos cómo empezó todo.

Para explicar la estructura a gran escala del Universo, los físicos introdujeron una breve fase de rápida expansión del Universo en las primeras etapas, denominada inflación cósmica, que fue alimentada por campo desconocido con propiedades extrañas. Más tarde, se añadió un componente de energía oscura para explicar este extraño fenómeno.

«En resumen, el modelo estándar de la cosmología funciona bien, pero sólo mediante la introducción de nuevos componentes que nunca hemos observado directamente. Mientras tanto, las preguntas básicas permanecen: ¿de dónde vino todo? ¿Por qué empezó todo como empezó? ¿Y por qué el Universo es tan plano, liso y grande», — señala Gazzanaga.

Según él, el nuevo modelo propuesto por él y un equipo de científicos trata de considerar no la expansión del Universo, sino lo que ocurre cuando un cúmulo extremadamente denso de materia colapsa bajo la influencia de la gravedad. Este proceso resulta familiar por la forma en que las estrellas supermasivas colapsan hasta convertirse en agujeros negros en determinadas condiciones. Sin embargo, los procesos que tienen lugar en el interior de un agujero negro siguen siendo un misterio.

En 1965, el físico británico Roger Penrose demostró que, en condiciones bastante generales, el colapso gravitatorio debería conducir a una singularidad. Esta idea fue bien desarrollada por otro físico, Stephen Hawking, y otros científicos.

Sin embargo Enrique Gazzanaga señala que los teoremas de singularidad propuestos se basan en la física clásica, que describe objetos macroscópicos. Si añadimos aquí los efectos de la mecánica cuántica, lo que debería ocurrir en densidades anormalmente altas, el resultado puede ser diferente.

El científico subraya que en el nuevo trabajo, él y un equipo de físicos demuestran que un colapso gravitatorio no conduce necesariamente a una singularidad. Los cálculos muestran que, a medida que nos acercamos a una singularidad potencial, el tamaño del Universo cambia como una función (hiperbólica) del espaciotiempo. Esta sencilla solución matemática describe cómo una nube de materia en contracción puede alcanzar un estado de alta densidad y luego rebotar, emergiendo a una nueva fase expansiva.

Gattanaga añade que se trata de una regla llamada principio de exclusión cuántica. Esta regla establece que dos fermiones idénticos entre sí no pueden tener el mismo estado cuántico, como el momento angular o el espín. Según él, esta regla no permite que las partículas de materia en colapso se encojan infinitamente. Como resultado, el desplome se detiene y se invierte. Un rebote no sólo es posible, sino inevitable si se dan las condiciones adecuadas.

Y lo que es más importante, este rebote se produce únicamente en el marco de la relatividad general, que se aplica a grandes escalas como estrellas y galaxias, combinada con los principios básicos de la mecánica cuántica: no se necesitan campos exóticos, dimensiones extra ni física especulativa

Al mismo tiempo, según el científico británico, al otro lado del rebote el universo emerge es notablemente similar a la nuestra. Al mismo tiempo, el rebote forma dos fases separadas de expansión acelerada — inflación y energía oscura — que no están gobernadas por campos hipotéticos, sino por la propia física del rebote.

El punto fuerte de esta teoría es la capacidad de poner a prueba estas predicciones. Predice una curvatura espacial pequeña, pero no nula. Esto significa que el Universo no es completamente plano, sino ligeramente curvado, como la superficie de la Tierra.

La teoría de los agujeros negros del Universo también ofrece una nueva forma de ver nuestro lugar en el cosmos. En este marco, todo nuestro Universo observable está dentro de un agujero negro formado en algún «Universo padre» mayor. No estamos asistiendo a la aparición de todo de la nada, sino a la continuación de un ciclo cósmico configurado por la gravedad, la mecánica cuántica y las profundas interconexiones entre ellas, — afirma Enrique Gazzanaga.

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Fuente: The Conversation; ScienceAlert