¿Cuál Big Bang? El universo surgió de un agujero negro dentro de otro universo todavía más grande, propone un científico
Una de las primeras grandes lecciones de la ciencia es “cuestionarlo todo”. Entonces, ¿por qué no empezar por el supuesto principio? El Big Bang. “Hemos cuestionado ese modelo y abordado las cuestiones desde una perspectiva diferente: mirando hacia dentro en lugar de hacia fuera”, indicó Enrique Gaztañaga, investigador del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth, en Reino Unido. “En lugar de partir de un universo en expansión y preguntarnos cómo comenzó, consideramos qué sucede cuando una sobredensidad de materia colapsa bajo la gravedad”.
El Big Bang es conocido como el origen del espacio, el tiempo y la materia. Es el punto de partida que nos ha llevado a marcar la edad del universo en 13,800 millones de años. La teoría se presta muy bien a explicar la estructura y la evolución del universo, pero persisten preguntas fundamentales respecto a la gran explosión en sí y lo que pasó antes. “El modelo del Big Bang comienza con un punto de densidad infinita donde las leyes de la física se desmoronan; este es un profundo problema teórico que sugiere que el origen del universo no se comprende del todo”. Por ello, el profesor Gaztañaga y su equipo de investigadores proponen una visión radical: ¿y si nuestro universo nació dentro de un agujero negro, como parte de un “rebote” gravitatorio impulsado por efectos cuánticos en el interior del colapso?
La idea de que el origen del universo no fue el Big Bang (al menos no como lo entendemos), sino que podría estar relacionado con un agujero negro no es nueva. Nadie sabe con exactitud qué ocurre dentro de estos aterradores objetos astronómicos, más allá del horizonte de sucesos del cual nada puede escapar; sin embargo, se han publicado incontables estudios sobre los agujeros negros, lo que los convierte en uno de los objetos más estudiados de la física. Ya en 1965, Roger Penrose demostró matemáticamente que, bajo ciertas condiciones, un colapso gravitacional irreversible conduce a una singularidad, un punto donde las leyes de la física, tal como las conocemos, dejan de ser aplicables. Este resultado, ampliado por Stephen Hawking y otros, sustenta la idea de que las singularidades, como el Big Bang, son inevitables.
Según Gaztañaga, aquí hay un detalle que vale la pena considerar con más atención. “Estos ‘teoremas de singularidad’ se basan en la ‘física clásica’, que describe objetos macroscópicos ordinarios. Si incluimos los efectos de la mecánica cuántica, que rige el diminuto microcosmos de átomos y partículas, como es necesario en densidades extremas, la situación podría cambiar”.
El Big “Bounce”
En el modelo convencional, el universo brota de una singularidad, un punto de densidad infinita donde las leyes físicas colapsan. Para el modelo propuesto por Gaztañaga, la realidad es otra: comienza con una enorme nube de materia que colapsa bajo la gravedad hasta convertirse en un agujero negro inmenso. En su interior, la repulsión cuántica entre partículas detendría el colapso antes de alcanzar densidad infinita. Esto desencadenaría un rebote, similar a la explosión de una supernova, el cual daría lugar a la expansión cósmica que conocemos como el Big Bang.
Gaztañaga, también investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y miembro del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), elaboró: “Hemos demostrado que el colapso gravitacional no tiene por qué terminar en una singularidad y hemos descubierto que una nube de materia en colapso puede alcanzar un estado de alta densidad y luego rebotar, expandiéndose hacia una nueva fase de expansión”.
Crucialmente, indicó el científico español, este rebote ocurre completamente dentro del marco de la relatividad general, combinado con los principios básicos de la mecánica cuántica. Según los resultados de su estudio, publicado en la revista Physical Review D, “lo que emerge al otro lado del rebote es un universo notablemente similar al nuestro”. Dicho rebote incluso genera “una fase de expansión acelerada impulsada no por un campo hipotético, sino por la física del propio rebote”.
Un ciclo cósmico
Proponer que el Big Bang surgió de un agujero negro formado dentro de otro universo es una idea casi escandalosa. Visto de cierta forma, es como si otro universo hubiera dado luz al nuestro a través de un agujero negro; podríamos ser el resultado, no de una explosión sino de un “parto cósmico”. Si el modelo de Gaztañaga y colaboradores es correcto, cambiaría radicalmente todo lo que sabemos sobre el origen del cosmos. No partiríamos de un vacío absoluto, sino del interior de un colapso gravitatorio que se revierte gracias a la mecánica cuántica.
“Ahora tenemos una solución completamente desarrollada que demuestra que el rebote no solo es posible, sino también inevitable en las condiciones adecuadas”, indicó el profesor Gaztañaga. “Una de las fortalezas de este modelo es que realiza predicciones que pueden comprobarse exhaustivamente. Y lo que es más, este nuevo modelo también ha revelado que el universo es ligeramente curvado, como la superficie de la Tierra”.
Los modelos predictivos dicen que debería haber más partículas de las que observamos. ¿En dónde está toda esa “materia perdida”? Este estudio encontró una respuesta.
Gaztañaga espera que presentes y futuras misiones espaciales confirmen poco a poco la cosmología del agujero negro, como la misión Euclid, la cual investiga la naturaleza de la energía oscura y la materia oscura mapeando con gran precisión la geometría y evolución del universo mediante observaciones de miles de millones de galaxias.
Gaztañaga también es director científico de ARRAKIHS (no el planeta de Dune, sino una próxima misión espacial de la Agencia Espacial Europea), cuyo objetivo principal es el estudio de la materia oscura mediante la observación de galaxias enanas y estructuras tenues en los halos de galaxias cercanas. “Estos fenómenos también podrían estar relacionados con objetos compactos relictos, como los agujeros negros, que se formaron durante la fase de colapso y sobrevivieron al rebote”, señaló el investigador en un artículo publicado originalmente en The Conversation. La misión ARRAKIHS será lanzada hasta finales de esta década.
