¿QUÉ SUCEDIÓ ANTES DEL BIG BANG?

ASTRONOMÍA

[Un artículo escritro por Dan Falk, publicado por MACH, perteneciente a NBC Universal]

Esta imagen representa la evolución del universo, comenzando con el Big Bang.
La flecha roja marca el fluir del tiempo.  NASA


Todos hemos escuchado que el universo comenzó con el Big Bang, una explosión colosal que lo llevó a la existencia.

Pero, ¿y si el Big Bang no fuera el comienzo? ¿Podría haber habido una versión anterior del universo, con sus propias estrellas y galaxias? Un universo poblado, tal vez, por sus propias criaturas, preguntándose qué vino antes de su universo.

¿O podría haber un número infinito de universos, que se ramifican infinitamente para crear más y más universos? Si es así, ¿tiene sentido preguntar cómo surgió toda esa gama de universos?

Al tratar de responder estas preguntas, los científicos se topan con los límites de las leyes de la física. Las teorías existentes pueden explicar la evolución del universo desde sus primeros momentos, desde una fracción de segundo después del Big Bang, pero la cuestión de lo que vino antes ha estado entre las más preocupantes de toda la ciencia.

"He estado en seminarios donde nos peleamos por horas y horas", dice Renée Hložek, física y cosmóloga en la Universidad de Toronto.
Big bang o gran rebote?

Los físicos tienen más confianza al hablar de cosas que pueden ver, y lo más antiguo que se puede ver con nuestros telescopios es el Fondo de microondas cósmico. Una especie de "eco" del Big Bang, el CMB es un brillo de todo el cielo que puede medirse y cartografiarse con radiotelescopios. Llegó a ser 380,000 años después del Big Bang. Antes de eso, no podemos ver cómo era el universo; estaba simplemente demasiado lleno de materia para que la luz fluyera libremente.

 La misión espacial Wilkinson Microwave Anisotropy Probe(Sonda de Anisotropía de Microondas) fue diseñada para estudiar el fondo cósmico de microondas, la luz más antigua del universo. NASA

"Sólo puedo explorar tan lejos como puedo ver", dice Hložek. "Y antes de la CMB, el universo es opaco".

Pero si hay límites a lo que los astrónomos pueden ver, no hay límite a lo que los teóricos pueden imaginar. Uno de los más grandes físicos teóricos, Roger Penrose, de la Universidad de Oxford, ha propuesto la idea de una secuencia de universos en evolución a lo largo del tiempo. Nuestro Big Bang, argumenta, puede haber sido solo un "rebote", una transición desde un universo anterior y en colapso al universo en expansión en el que nos encontramos hoy.

Penrose hizo un chapoteo el otoño pasado cuando llevó su argumento aún más lejos, planteando que la evidencia de estos universos anteriores podría existir, en forma de una huella reveladora en el CMB que podría revelarse a través del análisis cuidadoso de la información de radiotelescopios.

Otros físicos reaccionaron con escepticismo (como lo hicieron en 2010, cuando Penrose hizo una afirmación similar). "Obviamente, si alguien pudiera demostrar que algún patrón específico en el cielo de microondas fuese una prueba de que el universo experimentó una serie de ciclos, eso sería espectacularmente emocionante", dijo el físico Douglas Scott, de la Universidad de British Columbia, a Physics World. "Pero el papel [de Penrose] no llega a hacer eso".

Penrose no es el primero en argumentar que el Big Bang no fue el último comienzo del tiempo, o que hay más en el universo de lo que vemos a nuestro alrededor. En 2001, Paul Steinhardt de la Universidad de Princeton y Neil Turok del Instituto Perimeter en Waterloo, Ontario, presentaron un "modelo cíclico" del cosmos. El modelo se deriva de algo llamado teoría-M, una versión de la teoría de cuerdas, que sostiene que la materia es de cuerdas vibrantes diminutas en lugar de partículas diminutas. En el modelo cíclico, nuestro universo es sólo uno de los muchos universos que existen uno al lado del otro en un ámbito de dimensión superior conocido como el "volumen". (No se preocupe si no puede imaginar algo que tenga más de tres dimensiones, nadie más lo puede hacer, tampoco.)

En el modelo que describen Steinhardt y Turok, los universos chocan periódicamente entre sí, y cada colisión actúa como un nuevo Big Bang. Mientras que el modelo estándar de Big Bang presenta un solo momento de creación, su modelo, como el de Penrose, sugiere que vivimos en "un universo que se crea y se rehace para siempre", como lo expresa Steinhardt.

La inflación, el multiverso y el retrotiempo.

Si Steinhardt y Turok tienen razón, el cosmos se extiende en el tiempo mucho más allá de lo que consideramos nuestro universo actual. Otros teóricos han sugerido que se extiende de manera similar en el espacio, que vivimos en un "multiverso", una variedad de universos en los que el nuestro es sólo una pequeña parte de una realidad mucho más vasta (aunque Steinhardt es crítico con esta idea). En cualquier caso, el Big Bang casi con certeza no fue el comienzo definitivo.

Un argumento similar proviene de una teoría conocida simplemente como "inflación", que se remonta a principios de los años ochenta. Su idea central, ahora ampliamente aceptada por los físicos, es que el universo creció dramáticamente en la primera fracción minúscula de segundo, desde más pequeño que un protón hasta quizás el tamaño de un pomelo.

Nadie sabe qué pudo haber causado la inflación. Pero algunos físicos, incluido Andrei Linde de la Universidad de Stanford, creen que lo que lo provocó podría haber ocurrido no sólo una vez sino muchas veces, lo que lleva a una multitud de universos. Si esta teoría de la "inflación eterna" es correcta, el cosmos está brotando continuamente nuevos universos como burbujas en una olla de agua hirviendo.

En 2013, el físico inglés Julian Barbour, Tim Koslowski de la Universidad de New Brunswick y Flavio Mercati del Perimeter Institute propusieron una teoría similar. Los tres científicos realizaron simulaciones por computadora de colecciones simples de partículas, observando cómo se movían en respuesta a la gravedad durante largos períodos de tiempo (imagina un universo que contiene mil bolitas y nada más, y cada bolita es atraída por todas las demás bolitas). Su modelo de computadora describió correctamente algo como el universo en expansión que vemos a nuestro alrededor, pero también una especie de universo espejo en el que el tiempo fluye en la dirección opuesta. (Llaman a la línea divisoria el "punto de Janus", por el dios romano de dos caras.)

"Si la teoría es correcta, entonces hay otro universo al otro lado del Big Bang en el que la dirección de la experiencia del tiempo es opuesta a la nuestra", dijo Barbour a la revista Quartz en 2016
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¿La pregunta tiene acaso sentido?

Otra posibilidad, tal vez más mundana que las ofrecidas por el universo rebotante o las teorías del multiverso, es que el tiempo comenzó en el momento del Big Bang. Si ese es el caso, no hay un "antes" en absoluto.

Stephen Hawking, quien murió en 2018, hizo tal discusión en su best seller de 1988 A Brief History of Time (y lo hizo de nuevo en una entrevista en video con Neil deGrasse Tyson poco antes de su muerte). Hawking compara la idea de que algo podría haber existido "antes del Big Bang" con la idea de "al sur del Polo Sur". No hay nada al sur desde ese punto, la superficie del globo acaba de terminar. Tan difícil como es imaginarlo, tal vez simplemente no hubo tiempo antes del Big Bang.

Como era de esperar, los físicos continúan discutiendo sobre cuáles de estas ideas merecen tomarse en serio. Explicar nuestro universo como el producto de un universo anterior suena atractivo, pero ¿qué hizo que ese universo existiera?

“Si tienes una cosmología rebotante, bueno, ¿ha estado rebotando para siempre? Y si es así, ¿cómo comenzó el rebote? ", Pregunta Hložek. Estas propuestas, aunque audaces, "no son necesariamente más satisfactorias ... que Hawking diciendo que no se puede hacer la pregunta".

Al final, el cosmos tiene en el Big Bang una historia de origen creíble, pero no un guión convincente para lo que vino antes del "tiempo cero". En cambio, tenemos una mezcla heterogénea de teorías en competencia, todas altamente especulativas.

"A veces creo que deberíamos ser honestos", dice Hložek, "y simplemente decir," es el trabajo de mi vida tratar de responder esa pregunta, pero no sé ".

Traducción especial de Milton W. Hourcade

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