¿Y si el Big Bang no fuera el principio? Científicos presentan una nueva teoría.

En un artículo publicado en Physical Review D, el profesor Enrique Gaztanaga, del Instituto de Cosmología y Gravedad de la Universidad de Portsmouth, reflexiona sobre el origen del universo. Sugiere que quizá no todo comenzó en un instante único, cuando el espacio, el tiempo y la materia se crearon espontáneamente. Se pregunta a sí mismo y a sus lectores: ¿qué pasaría si no hubiera existido ningún principio?

¿Se verificará la teoría del Big Bang?

Enrique Gaztanaga y su equipo de investigadores proponen una alternativa. Sus cálculos sugieren que el Big Bang no fue el principio de todo, sino el resultado de un colapso gravitacional que formó un enorme agujero negro y provocó un rebote en su interior. Como enfatizó el científico, esta hipótesis se basa completamente en la física y las observaciones.

El modelo cosmológico estándar actual se basa en el Big Bang y la inflación cosmológica, la hipótesis de que el universo primitivo experimentó una fase de rápida expansión debido a la presión negativa. Ha demostrado ser sumamente eficaz para explicar la estructura y la evolución del universo.

Sin embargo, tenía la desventaja de dejar sin respuesta varias preguntas fundamentales. El profesor Gaztanaga preguntó, entre otras, sobre la singularidad: un momento de densidad infinita de materia en el que las leyes de la física se desmoronaban. Enfatizó que esto no era solo un problema técnico, sino un profundo problema teórico, lo que sugería una completa falta de comprensión de los orígenes.

Recordó que, para explicar mejor los problemas desconocidos, los científicos han añadido otro elemento misterioso: la energía oscura. Esta es una forma hipotética de energía que llena todo el espacio y ejerce presión negativa sobre él, acelerando la expansión del universo.

Como enfatizó, el modelo cosmológico estándar funciona bien, pero solo al introducir nuevos componentes que nunca hemos observado directamente. Mientras tanto, las preguntas más básicas siguen abiertas: ¿De dónde surgió todo esto? ¿Por qué empezó así? ¿Por qué el universo es tan plano, liso y enorme?

Una nueva explicación de los “inicios” del universo

El modelo propuesto por el equipo de Portsmouth aborda estas cuestiones desde una perspectiva diferente: mirando hacia dentro en lugar de hacia fuera. En lugar de partir del universo en expansión e intentar rastrear su origen, los científicos se preguntaron qué sucede cuando una acumulación de materia demasiado densa colapsa bajo la gravedad.

Como se señaló, este es un proceso conocido y citaron el colapso de estrellas en agujeros negros. Sin embargo, se admitió que sigue siendo un misterio lo que ocurre dentro de un agujero negro. Por ello, los investigadores se refirieron al descubrimiento de Roger Penrose, galardonado con el Premio Nobel de Física 2020.

En su artículo, enfatizan que el colapso gravitacional no necesariamente termina en una singularidad, es decir, una densidad de materia infinita. Afirman haber encontrado una solución en forma de resultado matemático, sin soluciones aproximadas. Se supone que sus cálculos demuestran que, a medida que se aproxima una singularidad potencial, el tamaño del Universo cambia según una función (hiperbólica) del tiempo cósmico.

En su opinión, esta solución matemática muestra cómo una nube de materia en colapso puede alcanzar un estado de alta densidad y luego rebotar a otra fase de expansión. Afirman además que, según el principio de Pauli (la probabilidad de encontrar un par de partículas con el mismo número cuántico en un sistema de fermiones es cero), las partículas de materia en colapso no pueden comprimirse indefinidamente. Como resultado, la contracción se ralentiza y se produce el proceso inverso. El rebote no solo es posible, sino también inevitable en las condiciones adecuadas.

Los científicos están convencidos de que al otro lado del rebote encontraremos un universo igual al nuestro. Creen también que el rebote ocurre de forma natural en dos fases separadas y que no se necesitan campos hipotéticos para ello; la física del rebote es suficiente. Los investigadores respaldan su teoría con predicciones comprobables. Demuestran también que el universo no es perfectamente plano, sino ligeramente curvado, como la superficie de la Tierra. La teoría también permite predecir la expansión actual del universo, confirmada en otros estudios.

Nuevas reflexiones sobre el comienzo de todo

Los científicos creen que el nuevo modelo resolverá varios problemas técnicos de la cosmología estándar. También podría arrojar luz sobre varios misterios del universo primitivo, como el origen de los agujeros negros supermasivos, la naturaleza de la materia oscura y la formación y evolución de las galaxias.

Se supone que la teoría del agujero negro también ofrece una nueva perspectiva sobre nuestro lugar en el cosmos. En este caso, todo el universo observable estaría dentro de un agujero negro, formado dentro de un universo "hogar" más grande. Esto significaría que no somos especiales en absoluto y que no observamos el nacimiento de todo de la nada, sino la continuación de un ciclo cósmico, moldeado por la gravedad, las reglas cuánticas y las profundas conexiones entre ellas.

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