La teoría cosmológica sugiere que el universo puede “rebotar” entre fases de contracción y expansión, lo que podría explicar algunos de los misterios de la materia oscura.
Big Bang, o la gran “explosión”.Ilustración: Pixelparticle/Getty Images
El Big Bang, la "Gran Explosión" de la que surgió el Universo; la historia que todos conocemos es que, hace unos 14 mil millones de años, toda la materia y la energía, condensadas en un punto infinitamente pequeño del espacio, la llamada “singularidad”, se liberaron de repente y se reorganizaron, dando origen a galaxias, estrellas, nebulosas, agujeros negros; y mucho más tarde, a nuestro planeta, uno entre miles de millones.
Sin embargo, no sabemos lo que había antes del Big Bang: de hecho, ni siquiera sabemos si tiene sentido hablar de un antes, ya que ignoramos las leyes físicas de aquella singularidad.
Un nuevo estudio, publicado recientemente en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, sugiere que tal vez el Universo tuvo una "existencia" previa al Big Bang, formada por sucesivas fases de contracciones y expansiones, como si fuera un enorme corazón latiendo en el vacío. De confirmarse, la teoría podría tener implicaciones para el comportamiento de los agujeros negros y la naturaleza de la materia oscura; la misteriosa entidad que representa alrededor del 80% de toda la materia del cosmos y que aún no hemos podido observar directamente.
Una teoría dice que toda la materia oscura de la Vía Láctea está contenida en agujeros negros, pero en el firmamento no han aparecido señales de ello.
¿Explosión o rebote?
Como decíamos, las teorías cosmológicas tradicionales explican que el Universo nació de una singularidad y que durante sus primeros momentos de vida experimentó un crecimiento muy rápido, conocido como "inflación". Un equipo de científicos de varios institutos de investigación; entre ellos el Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN), la Escuela Superior del Sur y el Departamento de Física de la Universidad de Nápoles Federico II, analizaron una teoría más exótica, conocida como "cosmología del rebote de la materia no singular", la cual refiere que antes del Big Bang, el Universo pasó por una fase de contracción que terminó con un retroceso, debido al aumento de la densidad de la materia, y dio lugar a la expansión acelerada que aún hoy observamos.
Hace unos meses, Salvatore Capozziello, uno de los autores principales de la investigación y un colega del Departamento de Filosofía de la Universidad Estatal de Milano abordaron el problema de la definición del tiempo en la época del Big Bang, en un estudio publicado en la revista Physical Rewiev D. En él señalaron que "los agujeros negros y el Big Bang son situaciones extremas en las que perdemos la pista de la física tal y como la conocemos y, con ella, la concepción del tiempo como parámetro que normalmente describe pasado, presente y futuro; lo que ha sido una preocupación durante décadas, empezando por Einstein".
Las tres estrellas más antiguas de la Vía Láctea nacieron hace 12 o 13 mil millones de años y se encuentran en el halo de la galaxia.
Agujeros negros primordiales y materia oscura
Pero volvamos a la teoría del rebote. En este escenario, relatan los autores, el Universo se habría reducido a un tamaño aproximadamente 50 órdenes de magnitud menor que el actual, y tras el "rebote" habrían aparecido fotones (las partículas que componen la luz) y otras partículas elementales; la altísima densidad de materia también habría dado lugar a pequeños agujeros negros primordiales, y aquí cerramos el círculo, posibles candidatos para la misteriosa materia oscura.
Entrevistado por Live Science Patrick Peter, director de investigación del Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNR, por sus siglas en inglés), quien no participó en el estudio, explicó que, en efecto, "es posible que se hayan producido pequeños agujeros negros primordiales durante los primeros momentos del Universo y, si no son demasiado pequeños, su desintegración debida a la radiación de Hawking. no es suficiente para hacerlos desaparecer, por lo que deberían seguir existiendo ahora, en algún lugar. Y podrían ser materia oscura, o al menos parte de ella". La radiación de Hawking es un fenómeno hipotetizado por el astrofísico Stephen Hawking de que los agujeros negros, en virtud de los efectos cuánticos, podrían realmente emitir cierta cantidad de partículas y energía.
Resultados interesantes, pero hay que esperar
Según los cálculos de los autores del nuevo trabajo, los números cuadran: los científicos han demostrado efectivamente que algunas características medibles y medidas del Universo, incluyendo la curvatura del espacio-tiempo y la radiación cósmica de fondo, el "eco" del Big Bang, son efectivamente consistentes con las predicciones de su modelo, lo cual es sin duda una observación muy alentadora. Pero eso no basta. Para corroborar aún más su hipótesis, los investigadores esperan poder compararla con las observaciones de la próxima generación de detectores de ondas gravitacionales.
El modelo, de hecho, también les permite estimar algunas propiedades de las ondas gravitacionales emitidas por los agujeros negros primordiales en formación, y los detectores de nueva generación podrían ser capaces de captar estas ondas gravitacionales, lo que les permitiría comparar las predicciones con las observaciones y confirmar o, en dado caso, refutar la hipótesis de que los agujeros negros primordiales están efectivamente hechos de materia oscura. No obstante, habrá que esperar, ya que los nuevos detectores podrían tardar al menos una década en entrar en servicio. "Este trabajo es importante porque explica de forma natural cómo podrían haberse formado los pequeños agujeros negros primordiales y cómo podrían haber dado lugar a la materia oscura, además en un contexto distinto al de la inflación cósmica". También hay otras líneas de investigación que están estudiando el comportamiento de estos pequeños agujeros negros alrededor de las estrellas, y que podrían sugerirnos cómo observarlos en un futuro próximo", concluye Parker.
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Artículo publicado originalmente en WIRED Italia. Adaptado por Alondra Flores.
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