El universo podría haberse originado a partir de un agujero negro.
ZAP
6 de junio de 20255
El Big Bang se describe a menudo como el nacimiento explosivo del universo, cuando el espacio, el tiempo y la materia comenzaron a existir. Pero ¿y si este no fuera el principio en absoluto? ¿Y si nuestro universo comenzara a partir de algo más, algo más… familiar?
En un nuevo artículo publicado en Physical Review , un equipo de científicos propone una alternativa a la teoría de que el Big Bang creó el Universo: los cálculos sugieren que no fue el comienzo de todo, sino más bien el resultado de un aplastamiento o colapso gravitacional que formó un agujero negro supermasivo , seguido de un rebote en su interior.
Esta idea, llamada universo de agujero negro , ofrece una visión radicalmente diferente de los orígenes cósmicos, pero se basa enteramente en la física y las observaciones conocidas.
El modelo cosmológico estándar actual, basado en el Big Bang y la inflación cósmica (la idea de que el universo primitivo aumentó rápidamente de tamaño), ha tenido un éxito notable al explicar la estructura y la evolución del universo. Pero tiene un precio: deja sin respuesta algunas de las preguntas más fundamentales.
Para empezar, el modelo del Big Bang comienza con una singularidad: un punto de densidad infinita donde las leyes de la física se descomponen . Esto no es solo una falla técnica: es un profundo problema teórico que sugiere que no comprendemos realmente el origen.
Para explicar la estructura a gran escala del Universo, los físicos introdujeron una breve fase de rápida expansión en el Universo primitivo, denominada inflación cósmica, impulsada por un campo desconocido con propiedades extrañas. Posteriormente, para explicar la expansión acelerada que observamos hoy, añadieron otro componente misterioso: la energía oscura.
En resumen, el modelo estándar de la cosmología funciona bien, pero solo al introducir nuevos ingredientes que nunca hemos observado directamente. Mientras tanto, las preguntas más básicas persisten: ¿De dónde surgió todo? ¿Por qué empezó así? ¿Y por qué el universo es tan plano, liso y grande?
Nuevo modelo
El nuevo modelo aborda estas cuestiones desde una perspectiva diferente: mirando hacia dentro en lugar de hacia fuera. En lugar de partir de un universo en expansión e intentar averiguar cómo se originó, considera qué sucede cuando una masa densa de materia colapsa bajo la influencia de la gravedad.
Es un proceso conocido: las estrellas colapsan en agujeros negros, que se encuentran entre los objetos mejor comprendidos de la física. Pero lo que ocurre dentro de un agujero negro, más allá del horizonte de sucesos, del que nada puede escapar, sigue siendo un misterio.
En 1965, el físico británico Roger Penrose demostró que, en condiciones muy generales, el colapso gravitacional debería conducir a una singularidad . Este resultado, ampliado por el difunto físico británico Stephen Hawking y otros, fundamenta la idea de que las singularidades, como el Big Bang, son inevitables.
La idea ayudó a Penrose a ganar una parte del Premio Nobel de Física de 2020 e inspiró el éxito de ventas mundial de Hawking, Breve historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros. Pero hay una salvedad: estos "teoremas de singularidad" se basan en la "física clásica", que describe los objetos macroscópicos ordinarios. Si incluimos los efectos de la mecánica cuántica, que rige los diminutos microcosmos de átomos y partículas, como ocurre en densidades extremas, esto podría cambiar.
En el nuevo artículo, demuestran que el colapso gravitacional no tiene por qué terminar en una singularidad . Los científicos han encontrado una solución analítica exacta: un resultado matemático sin aproximaciones. Las matemáticas muestran que, a medida que nos acercamos a la singularidad potencial, el tamaño del Universo cambia en función (hiperbólica) del tiempo cósmico.
Esta sencilla solución matemática describe cómo una nube de materia en colapso puede alcanzar un estado de alta densidad y luego rebotar, pasando a una nueva fase de expansión.
Pero ¿cómo impiden los teoremas de Penrose tales resultados? Todo se debe a una regla llamada principio de exclusión cuántica , que establece que dos partículas idénticas, conocidas como fermiones, no pueden ocupar el mismo estado cuántico (como el momento angular o "espín").
Este salto se produce enteramente en el marco de la relatividad general, que se aplica a grandes escalas, como las estrellas y las galaxias, combinada con los principios básicos de la mecánica cuántica, sin necesidad de campos exóticos, dimensiones extra ni física especulativa.
Lo que emerge al otro lado del rebote es un universo notablemente similar al nuestro. Aún más sorprendente es que el rebote produce de forma natural las dos fases distintas de expansión acelerada —inflación y energía oscura—, impulsadas no por campos hipotéticos, sino por la física del propio rebote.
Predicciones comprobables
Una de las fortalezas de este modelo es que permite realizar predicciones comprobables. Predice una pequeña, pero no nula, cantidad de curvatura espacial positiva, lo que significa que el Universo no es exactamente plano, sino ligeramente curvado, como la superficie de la Tierra.
Estos fenómenos también pueden estar relacionados con reliquias de objetos compactos, como los agujeros negros, que se formaron durante la fase de colapso y sobrevivieron al rebote.
El universo de los agujeros negros también ofrece una nueva perspectiva sobre nuestro lugar en el cosmos. En este contexto, todo nuestro universo observable se encuentra dentro de un agujero negro formado en un universo "padre" mayor.
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