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¿Señales de un universo previo?

Área: Física — lunes, 22 de noviembre de 2010

Según Roger Penrose, ciertas señales en el fondo cósmico de radiación se corresponderían con eventos sucedidos en un universo previo.

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Los círculos del FCM encontrados y resaltados artificialmente sobre el fondo. Fuente: Penrose y Gurzadyan.

Según Roger Penrose patrones circulares en el fondo cósmico de radiación sugieren que el Universo no se generó por primera vez durante el Big Bang, sino que lo que vemos ahora formaría parte de una serie de ciclos o “eones” en los que un universo sucedería a otro reiteradamente. La idea se basa en datos tomados por WMAP durante siete años de observaciones y en la Cosmología Cíclica Conforme, una teoría cosmológica propuesta por el propio Penrose.
Según la teoría ya estándar del Big Bang el Universo aparecería a partir de un punto de infinita densidad y entropía casi nula hace unos 13.700 millones de años. Una fracción de segundo después del momento cero el Universo sufriría una expansión muy rápida, una inflación, en la que aumentó en muchos órdenes de magnitud su tamaño para después seguir expendiéndose a un ritmo normal durante el cual surgieron galaxias, estrellas, planetas, gente, etc.
No hay pruebas directas de dicho periodo inflacionario. Su introducción se debe a que es la única explicación que nos permite explicar que el Universo sea homogéneo tal y como lo vemos ahora. Esto es especialmente importante para el fondo cósmico de microondas (FCM) que es muy homogéneo. La inflación habría expandido, entre todas las demás, una pequeña región de Universo primitivo en equilibrio térmico conectada causalmente que daría lugar al universo observable. Lo que vemos es homogéneo porque todo lo que vemos procede de un objeto muy homogéneo. Sin embargo, Penrose niega la existencia de tal inflación.
Se espera que en un futuro distante el Universo se siga expandiendo (aceleradamente o no) hasta alcanzar un estado vacío y frío. En ese momento todos los agujeros negros se habrán evaporado y sólo quedarán fotones (carentes de masa) moviéndose a la velocidad de la luz.
Bajo este punto de vista, Penrose argumenta que, sólo quedarían partículas de masa nula (fotones y gravitones). Como los fotones no ven el tiempo, el propio tiempo llegaría a su fin. En ese punto quedaría solamente una geometría suave tipo de Sitter.
En su idea de la Cosmología Cíclica Conforme ese universo infinitamente expandido y vacío sufriría una transición a través de otro Big Bang hacia otro eón en donde surgiría otro universo bajo una expansión tradicional.
El punto importante es poner en correspondencia las entropías antes y después de la transición, que serían muy bajas en ambos casos. Penrose asumen que los agujeros negros formados durante la evolución del universo destruyen la información que entra en ellos y al evaporarse, según el universo se expande, eliminan entropía del mismo. El universo infinitamente expandido, cuando ya todos los agujeros negros se hayan evaporado, tendrá una entropía muy baja y podría dar lugar a otro universo a través de otro Big Bang y otro eon. No hay colapso ni Big Crunch. Todo según el modelo de Penrose.
Esta transición es conseguida por Penrose a través de un artilugio puramente matemático. Es divertido ver a Penrose usar dibujos de Escher para ejemplificar este tipo de cosas junto a sus transparencias escritas a mano (es interesante ver los vídeos de los enlaces, aunque su calidad técnica sea muy mala). Penrose usa conceptos como una distorsión tipo Weyl y la magnificación tipo Ricci entre otras cosas para explicar su idea.
Básicamente los aspectos conformes en este modelo significan que se puede escalar el universo en espacio y tiempo de tal modo que un espacio infinito en un tiempo infinito puede ser descrito como un punto sin necesidad de cambiar las leyes físicas.
Ahora Penrose, junto a Vahe Gurzadyan, dice haber encontrado pruebas en el fondo cósmico de microondas de que su modelo es correcto. Usando tanto datos del WMAP como de los globos BOOMERanG, han identificado círculos concéntricos en ciertas regiones del cielo en donde la temperatura es un poco menor que el entorno (ver imagen).

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Según estos físicos los círculos se corresponderían a eventos ocurridos en el eón anterior, concretamente serían producidos por las ondas gravitatorias generadas en colisiones de agujeros negros. Este resultado iría en contra del modelo tradicional que sostiene que las variaciones en el fondo cósmico de radiación se dan al azar de un modo más o menos gausiano.
Según Julian Barbour, profesor visitante en la Universidad de Oxford y no implicado en el estudio, sería sensacional y notable que se confirmaran estos resultados, pues nos tenderíamos que deshacer del modelo inflacionario tradicional. Sin embargo, cree que los resultados son muy controvertidos y otros investigadores mirarán con lupa los datos. Además dice que hay aspectos muy discutibles del modelo de Penrose, incluidos el que todas las partículas de un futuro distante carecerán de masa (no hay pruebas del decaimiento de electrones) o que se dé ese cambio abrupto de escala entre eones (algo central en el modelo).
Todo esto mientras esperamos los resultados del observatorio Planck.

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Fuentes y referencias:
Noticia en Physicsworld
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Vídeo 1/2.
Vídeo 2/2.

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16 Comentarios

  1. pvl:

    Ya lo he comentado en otras ocasiones: nunca he comprendido para que se se necesita la inflación. Desde mi ignorante punto de vista si partimos de algo extremadamente denso (infinitamente denso tal y como se describe una singularidad)lo extraordinario tras el Big Bang, sería que el Universo recién surgido fuera poco homogéneo. Por otro lado, creo que los conceptos de entropía, orden e información, de alguna manera deben depender del concepto de escala; un ejemplo matemático:, si cogemos un nº irracional como PI, con sus infinitas cifras no periódicas, dentro del mismo en principio podemos hallar cualquier secuencia ordenada de dígitos que nos propongamos, es decir mirando determinados fragmentos del mismo podemos ver orden, orden que sin embargo es imposible apreciar si ampliamos o reducimos suficientemente el fragmento de PI observado. De alguna manera saltamos del desorden y desinformación absoluto al considerar la totalidad de dígitos de PI(cosa de por si imposible)al orden e información “concreta” que implica el concepto de PI: la relación entre una circunferencia y su diamétro.
    No sé si me he explicado y si todo esto no es más que un desvarío seudofilosófico.

  2. joabbl:

    Tal como yo lo veo el problema de la homogeneidad se produce sin inflación porque diferentes regiones del espacio muy alejadas entre sí (cada una con su materia) no han tenido tiempo de interactuar causalmente para presentar homogeneidad entre ellas. La inflación “alisa” esas irregularidades igual que alisa el espacio hasta hacerlo casi plano (como parece que es). Es como un gas en un recipiente cerrado que no ha alcanzado el equilibrio térmico por falta de tiempo para que sus moléculas interaccionen. La inflación soluciona este problemas y varios más, pero sí que parece bastante artificioso…

    Saludos

  3. joabbl:

    Si he entendido algo (todo es posible), el punto clave de este modelo es que los agujeros negros devoran la información, con lo cual la entropia se hace mínima y ya tenemos otro comienzo con baja entropía. Además parece que hay algo que suena a fractales en todo esto, de modo que un espacio infinito sin entropía sería equivalente a un punto en el que todo volvería a empezar… Independientemente de la escala, las propiedades son la mismas. Decididamente, no he entendido nada. Ya debería estar acostumbrado… Aún así es interesante. Soluciona unos enigmas a costa de crear otros igual o más grandes.

    Saludos perplejos

  4. pvl:

    Por cierto, supongo que de acuerdo a la relatividad a la frase esa del art. “Como los fotones no ven el tiempo, el propio tiempo llegaría a su fin” cabría añadir “Como los fotones no ven el espacio, el propio espacio llegaría a su fin” que yo interpreto (sospecho que equivocadamente) que un universo en el que solo existieran fotones no existiría ni tiempo ni espacio, de ahí lo de poder asimilarlo a un punto adimensional como la “singuralidad” de la que se supone surgió nuestro universo.

  5. Gerardo:

    creo entender entonces que nuestro universo expandido al infinito es un punto en el siguiente? si, eso es un fractal (creo), y si, hay que quitarse el paradigma de la escala, aunque sea abrumadora (antes=infinito, despues=cero)

  6. NeoFronteras:

    Estimado pvl:
    Los decimales de pi no son aleatorios. Si así fueran no se podrían predecir y hay, sin embargo, algoritmos que incluso calculan específicamente un decimal en concreto de manera aislada. Dado pi tenemos de antemano todos sus decimales de manera implícita.
    No hay por qué descartar que existan patrones dentro de la secuencia de pi.

  7. lluís:

    Creo recordar que fue el cosmólogo Sean Carroll quien ya habló antes que Penrose de la posibilidad de que hubiera un universo previo al Big-Bang.En primer lugar eso de la “inflación” se vé un poco artificioso.(o un mucho).En segundo lugar al propio Carroll como a otros físicos les extraña la tan baja entropía del Big-Bang y ven en ello sintomas de algo “anterior”.
    Por otra parte si los fotones no ven el tiempo, dado que viajan a la velocidad de luz, de hecho deberían “ver” el universo, como una especie de tortita infinitamente “aplastada”, con lo cual el fotón podría decirte que el no ha recorrido ninguna distancia.Y que eres tú, en tu marco de referencia el que le has visto recorrer tal distancia.¿ no?
    Saludos

  8. joabbl:

    Parece que, detrás de este modelo y otros similares, hay un intento de superar el concepto de Big Bang como acontecimiento único e irrepetible y crear una teoría (de la que aún estaríamos lejos) basada en un modelo cíclico en el que en el fondo no hay ni creación ni destrucción, sino un proceso eterno de reciclaje de algo que, a falta de una palabra mejor, podríamos llamar “información”. Personalmente me encanta y ojalá sea cierto y encontremos una gran teoría al respecto, pero a nadie se le escapa lo profundo y escurridizo del asunto y la dificultad de encontrar “pruebas” ahí fuera. Pruebas, pruebas …

    Saludos

  9. pvl:

    Estimado Neo: he releído varias veces mi comentario y no encuentro que haya dicho que los decimales de Pi sean aleatorios, por lo que no puedo estar mas que totalmente de acuerdo con tu comentario. Por otra parte creo que he cometido el error de no “acotar” o especificar que mi comentario solo pretendía hacer una analogía o un símil con el art. original y como recalca siempre mi admirado R. Dawkins, hay que ser muy cuidadoso con las analogías y especificar muy bien cual es el “campo” en que la analogía funciona, porque si pretendemos extenderlo más allá, seguramente estaremos equivocándonos. En este sentido, especifico que como evidentemente PI no es el Universo, mi analogía solo pretende mostrar que por ejemplo el concepto de homogeneidad (que está asociado al de orden y este a su vez al de entropía, y a su vez al de información)creo que está íntimamente ligado al concepto de escala: de hecho creo que es por eso por lo que se dice que el universo es homogéneo a gran “escala”.

  10. Miguel Angel:

    Este modelo parece interesante, hasta ver como se perfila me quedo con la teoría de cuerdas/branas con la esperanza de que aparezca el gravitón o el gravitino. Si dan la cara en algun colisionador se desequilibraría la balanza a favor de las cuerdas y los Universos paralelos. Mi pregunta es si la teoría de cuerdas/branas es incompatible con el Big Crunch.

  11. joabbl:

    Por lo poco que yo sé todo es compatible con la teoría de cuerdas/branas. No predice nada demostrable pero parece poder acomodar cualquier descubrimiento. Y esto no es raro porque hay miles de teorías de cuerdas con muchas matemáticas y poca física medible.

    Saludos

  12. NeoFronteras:

    Los físicos de cuerdas son de los pocos que mienten descaradamente. Incorporan todo lo que les apetece a su teoría y dicen que si se encuentra tal cosa (supersimetría por ejemplo) será una prueba a favor de la teoría, cuando la supersimetría es un requisito y no una predicción de la teoría. Y así con todo.
    Si aparece un fenómeno nuevo lo incorporan a la teoría, si sale algo mal lo meten también. Que salen un infinidad de estados de vacío que se corresponden con una infinidad de universos de gominolas, entonces dicen que la Naturaleza es así, aunque no haya manera de falsar/comprobar tal afirmación, por lo que la teoría no es científica.
    Las cuerdas son una mafia-religión dentro de la Física.
    Lo peor de todo es que las cuerdas no solucionan nada, no explican nada.

  13. Miguel Angel:

    Cuando decía que “apuesto” no me refiero a que sea defensor o seguidor de dicha teoría, sino simplemente que me gusta desde un punto de vista estético, subjetivo. Soy consiciente de sus limitaciones: para empezar introduce elementos como las cuerdas o las dimensiones extras que no están definidos ni son mensurables…

  14. NeoFronteras:

    Estimado Miguel Ángel:
    No hace falta que se justifique. Cada cual tiene sus preferencias y opiniones. Además las cuerdas podrían ser finalmente correctas. ¡Quién sabe!

  15. tomás:

    Pues eso, Neo, ¿quien sabe? Cuando nada puede probarse no se trata de ciencia, ni siquiera de filosofía; es pura especulación de mínima base sobre la que se quiere construir nada menos que uno o muchos universos. Sinceramente nada de esto me convence lo más mínimo.

  16. Emberck:

    Buenas señ@res!
    Lo que el Sr. Penrose a visto es básicamente el exceso de emisión del CMB a L=40, ámpliamente conocido y estudiado por muchos cosmólogos desde hace tiempo, (para saber que es esto una simple visita a wikipedia les mostrará este gráfico http://en.wikipedia.org/wiki/File:PowerSpectrumExt.svg de las anisotropías del CMB)

    La inflación, tema en el que yo estoy trabajando ahora mismo, es necesaria por muchos motivos y ha si ampliamente testada en varias predicciones, como por ejemplo las anisotropías del CMB, el Sr. Penrose comienza su paper (que esta a disposición de todo el mundo en http://arxiv.org/) con un fallo garrafal de matemáticas, y lo termina con una explicación add-oc y con las manos de su teoría…

    No niego la posibilidad de un CCC pero sí la posibilidad de verlo, y mucho menos con datos cogidos al azar y sin rigurosidad…
    Dejo un último enlace de un señor que se ha dedicado a explicar esto un poco más en profundidad que yo…:

    http://motls.blogspot.com/2010/11/what-penrose-and-gurzadyan-have.html

    Un saludo

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