NeoFronteras

¿Huellas de otros universos?

Área: Espacio — Lunes, 20 de Diciembre de 2010

Dicen haber encontrado en pruebas observacionales de la colisión de otros universos con el nuestro durante la época de inflación.

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Localización de los cuatro candidatos a huellas de colisiones (abajo derecha) sobre un mapa del cielo. Fuente: S. Feeney y colaboradores.

El fondo cósmico de microondas (FCM) no para de proporcionar sorpresas, aunque los expertos discuten si lo que unos ven en él es real o si no es más que un ejercicio similar a imaginar ovejas en el cielo un día nuboso, con estadística de por medio claro.
Hace unas pocas semanas se discutía en estas páginas los círculos encontrados por Penrose y sus colaboradores en el FCM y su relación con el modelo cosmológico de este físico. El universo cíclico de Penrose sería eterno y en él surgiría un universo a partir de otro previo como una muñeca rusa sale de dentro de otra en un proceso iterado sin fin. La posible existencia de pruebas observacionales de algo así es, como mínimo, excitante.
Ahora otros investigadores dicen haber encontrado pruebas en el FCM de la existencia de otros universos paralelos que apoyarían el modelo de inflación eterna, idea ésta de la inflación que precisamente Penrose niega. De este modo, dos teorías rivales e incompatibles se basarían en el mismo conjunto de datos para reafirmarse así mismas. Podemos elegir entre huellas de un universo previo o huellas de universos paralelos.
Desde hace un tiempo se viene especulando sobre la existencia de un multiverso dentro del cual nuestro universo sería uno más de muchos. Las razones, justificaciones y modelos que generan estos otros universos son variados y en este caso sólo nos fijaremos en uno de ellos: el modelo que relaciona este multiverso con la idea de inflación.
Ante todo surge un grave problema epistemológico y de lenguaje en este tema. Por definición “Universo” es todo cuanto existe, toda naturaleza que pueda ser medida y estudiada por el método científico. Bajo está definición, cualquier cosa que veamos o midamos automáticamente debe incorporarse al “Universo”. Y si se propone la existencia de un universo compuesto por gominolas en una dimensión desconocida a la que no podemos acceder de ninguna manera entonces las teorías que construyamos sobre él no serán científicas y la rama del conocimiento dedicada a su estudio tendrá mucho más en común con la Teología que con la ciencia.
Por alguna razón algunos autores asumen que algunas señales que podamos ver en el FCM corresponderían a otros universos que no habría que incluir en el Universo. Asumamos a partir de ahora este convenio en el presente artículo.
Como ya sabemos la idea de inflación se introdujo (por Alan Guth, del MIT) para explicar la isotropía y planitud del Universo, aunque no tengamos pruebas de tal inflación. Según esta hipótesis nuestro universo sufrió un proceso de rápida inflación o expansión que multiplicó su tamaño en muchos órdenes de magnitud una fracción de segundo justo después del Big Bang, antes incluso que surgieran las partículas que conocemos.
No se sabe cómo, cuándo y por qué se produjo, y tampoco se sabe por qué se detuvo la inflación. Se asume la existencia de un campo escalar especial y la existencia de estados de falso vacío. Básicamente el Universo caería de un estado a otro produciéndose la inflación.
Otro concepto que hay que aclarar antes de seguir es el del tamaño del Universo. Cuando hablamos de tal tamaño hablamos del Universo visible (básicamente una burbuja con un radio igual a 14.000 millones de años luz con nosotros en el centro, aunque ha crecido desde el Big Bang) o incluso cualquier esfera de espacio con un radio dado (se le llama radio de universo), pues la Relatividad General funciona muy bien para un caso así.
El Universo podría muy bien ser infinito, pero nosotros sólo veríamos lo que la velocidad de la luz y el tiempo finito desde el Big Bang nos permite ver. No podemos ver el resto porque la luz no ha tenido tiempo de viajar hasta nosotros. E incluso esas partes invisibles en un universo en expansión (incluso acelerada debido a la energía oscura) nunca podrán ser vistas porque nunca les dará tiempo cruzar un espacio que crece sin parar incluso a mayor velocidad que la luz.
Por tanto, el universo visible probablemente es sólo una parte de un universo aún mayor, una burbuja muy grande, inmensa, si tenemos en cuenta tal inflación.
Pero el estado de vacío del cual surgió ese universo pudo generar otros procesos de inflación en otros “lugares”, para crear otras burbujas bajo otras inflaciones, para así dar lugar a otros universos burbuja con incluso otras leyes físicas.
Tampoco está muy claro en que consiste ese “estado de vacío” a partir del cual surgen universos. En la Física moderna un vacío no es la nada. Podríamos asumir que en “La Realidad” la nada no se da. Si vaciamos de materia y energía un trozo el espacio-tiempo lo queda todavía tiene propiedades y, sobre todo, fluctuaciones cuánticas del propio vacío, partículas que se crean y se destruyen en un proceso dinámico sin fin. Podemos incluso concebir un vacío sin dimensiones vaciado de espacio-tiempo (sea lo que sea eso y nadie sabe seguro muy bien qué diablos es porque no tenemos una teoría cuántica de la gravedad) en el que habría fluctuaciones de espacio-tiempo que darían lugar a universos.
En esta teoría de la inflación eterna van surgiendo continuamente nuevos universos, nuevas burbujas en un mar de espacio-tiempo. Habrían surgido siempre y lo harían por toda la eternidad (en el caso de que sea posible definir una línea temporal “común” a todos ellos). Algunos de esos universos se separarían pronto de ese “mar”, pero otros que surgieran al lado de algún vecino podrían colisionar entre sí siempre y cuando se expandieran más rápido (debido a la inflación) que el espacio que les separa.
Si nuestro universo fuera golpeado por otra burbuja de universo el impacto generaría enormes cantidades de energía de tal modo que, si algo así se hubiera dado durante nuestro propio proceso de inflación, entonces esto dejaría huellas que serían detectables hoy en día en el FCM. Una colisión de universos podría alterar la inflación en la zona de impacto, lo que se traduciría por una densidad de materia-energía menor (o mayor) en esa región, algo que se vería como una región más fría (o más cálida) en el FCM.
A la espera de los datos de Planck (que parecen tardar demasiado tiempo, pues se espera su liberación en 2012), los cosmólogos se tienen que conformar con los datos de WMAP, que con el tiempo se han refinando, pero no más allá de la precisión intrínseca del propio instrumento. Hiranya Peiris, Stephen M. Feeney (ambos de University College London) y sus colaboradores dicen haber encontrado pruebas de la existencia de otros universos en el FCM. Se parte de la hipótesis de que esos otros universos en proceso de inflación habrían interaccionado con el nuestro en esa época muy temprana y habría quedado en el FCM pruebas de esos choques en forma de huellas reconocibles, bordes distintivos y formas simétricas.
Para encontrar esas huellas este grupo de investigadores ha usado un algoritmo especial que analizó pequeñas porciones circulares, con tamaño angular equivalente a ocho lunas llenas, del mapa del FCM levantado por WMAP.
Dicen haber encontrado 4 casos de estas colisiones. Estas huellas podrían ser confirmadas por mapas de mejor resolución que se levanten en el futuro, como el que hará Planck. Al parecer, estos investigadores no esperaban encontrar nada en particular, así que el resultado fue una sorpresa para ellos.
Otros físicos implicados en la hipótesis inflacionaria como el propio Guth o Alexander Vilenkin, de Tufts University, se muestran excitados por el resultado. Incluso algún cuerdista ya se ha apuntado al carro, pese a que la teoría de cuerdas no tiene nada que ver con la teoría de la inflación eterna.
Aunque otros investigadores señalan que el grupo de Peiris podría haber calibrado mal su algoritmo y el origen de esas huellas podría ser más mundano.
Y es que la estadística es una rama de las matemáticas un poco liosa. Desde que Penrose lanzó su resultado unos expertos han confirmado sus resultados mientras que otros lo han negado en las pocas semanas transcurridas, creándose bastante polémica. Todos dicen ver los mismos círculos en datos y modelos, pero su interpretación difiere. Algunos de ellos asumen la existencia de inflación. Es posible que en este nuevo caso en particular de las colisiones de universos surja una polémica similar.
Si las huellas vistas ahora se originaron por colisiones de universos debe de haber otras características distintivas en la polarización de los fotones del FCM, algo que también podría ver Planck.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3336

Fuentes y referencias:
Noticia en Sciecne.
Are There Echoes From The Pre-Big Bang Universe? A Search for Low Variance Circles in the CMB Sky.
Noticia en Nature.
First Observational Tests of Eternal Inflation.
Concentric circles in WMAP data may provide evidence of violent pre-Big-Bang activity
More on the low variance circles in CMB sky.
No evidence for anomalously low variance circles on the sky.
Are There Echoes From The Pre-Big Bang Universe? A Search for Low Variance Circles in the CMB Sky.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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15 Comentarios

  1. joabbl:

    Muy interesante. Me pregunto si se podría sustituir la inflación por un choque o serie de choques de nuestro universo recién nacido con otro u otros. Es decir, si el efecto de alisamiento que produce la inflación pudo ser originado por choques con otros universos en lugar de por dicha inflación. En cuanto a la “perfidia” de las estadísticas, ya sabemos que hay verdades, mentiras y estadísticas. Con estadísticas se puede demostrar cualquier cosa, como con las teorías de cuerdas. Estaremos a la espera de novedades más sólidas (como siempre).

    Saludos

  2. Diego Tentor:

    ¡Fascinante!

  3. Diego Tentor:

    “Podemos elegir entre huellas de un universo PREVIO huellas de universos PARALELO.”
    PREVIO: Refiere a una dimensión temporal
    PARALELO: refiere a las dimensiónes espaciales.
    Imagino que si hubiera areas del universo no dimensionadas, es decir que el espacio y tiempo separados son emergentes y por lo tanto solo existen en algunas zonas del universo,entonces PREVIO y PARALELO serían exactamente lo mismo.
    Lo del universo de “gominolas” esta muy bueno!.

  4. joabbl:

    Yo lo interpreto como una serie de universos que no son paralelos sino más o menos coexistentes en un mismo espacio-tiempo aunque posiblemente sin posibilidad de comunicación y con leyes físicas diferentes. Algo así como burbujas que aparecen y desaparecen en un líquido que hierve.

    Saludos

  5. lluís:

    Joabbl se refiere al modelo inflacionario de Linde.Por cierto no sería esta vez la primera que dos teorías rivales en apariencia, acaban diciendo lo mismo.Sucedió con la mecánica ondulatoria de Schrödinger y la mecánica matricial de Heisenberg.Acabaron dándose cuenta que por distintos caminos matemáticos,las dos “mecánicas”, venian a decir los mismo.
    Saludos.

  6. lluís:

    La verdad sea dicha cuesta un montón visualizar “otros universos”.Es fácil hablar de “otros universos con otras leyes físicas”, pero cuando te paras a pensar en ello,cuesta imaginar “otros universos”.En realidad eso es una especie de acto de fe, al menos por ahora.De todos modos esto no le quita ninguna fascinación a lo que se propone.Me suena eso que dice el amigo Joabbl, sobre el posible alisamiento no debido a la inflación, sino a colisiones con otros universos.¿Por qué no?.Al fin y al cabo tampoco sabemos que son esos “otros universos y otras leyes físicas”.Por cierto con el asunto de la no existencia real de la nada, o sea con el vacio cuántico (lleno de partículas que se crean y destruyen continuamente)explican los cosmólogos un universo que surge de la “nada”.A base de “prestamos de energía”, que luego se devuelve..Si fuera así, se tendria la respuesta a por qué hay algo en lugar de nada…Muy sencillo:la nada No es (no está en la realidad de la naturaleza).

  7. Gerardo:

    La verdad, lo de multiples universos tiene un grave problema de definicion:
    Universo completo: el todo, con las mismas leyes y constantes fisicas.

    Universo Visible: del que tenemos noticia, por que nos ha podido llegar la luz.

    Universo paralelo: el que tenemos al lado (¿del universo visible o del universo completo?)

    Cuando hablan de universos (¿completos?) que colicionan, deben tener las mismas leyes fisicas, para poder interaccionar. ¿Pudieran interaccionar si tienen leyes o constantes fisicas distintas? ¿si tienen las mismas leyes y constantes no son realmente el mismo universo completo?

    Si son dos universos completos, con las mismas leyes y constantes fisicas: ¿REALMENTE NO SON EL MISMO UNIVERSO COMPLETO? ¿como los distingues?

    Si hablas del mismo universo completo, donde ocurren dos o más eventos de inflación, ¿no son eventos del mismo universo completo? por lo tanto, hablar de multiples universos seria un error, mejor seria hablar de multiples eventos de inflación

    Si cada evento de inflación (dentro del mismo universo completo) tiene una linea de tiempo separada y/o unas dimensiones espaciales distintas, ¿no seria esta prueba de multiples DIMENSIONES? pudiera reproducirse este fenomeno dentro de nuestro universo visible?

  8. joabbl:

    No veo por qué dos universos con leyes y/o constantes físicas diferentes no pueden hipotéticamente interaccionar. De hecho esa podría ser una buena definición de universo : Un fragmento de algo más grande con leyes y/o constantes diferentes a las de los demás fragmentos. El problema que veo es que en el fondo no conocemos las leyes físicas ni las constantes no deducibles de principios más fundamentales. Lo que ahora entendemos por “leyes fisicas” no pasa de ser un batiburrillo de constantes arbitrarias, principios que nadie sabe de dónde vienen y leyes en su mayoría particulares que se cumplen a cierta escala de las cosas y que a veces para más inri se contradicen entre sí a otras escalas.
    ¿Es realmente la velocidad de la luz fundamental? ¿Y la masa de las partículas? ¿y el espacio-tiempo? ¿y el “principio” de incertidumbre o el de exclusión de Pauli? ¿y la constante de estructura fina?.
    Si conocieramos las leyes/constantes/principios no expresables mediantes leyes/constantes/principios más fundamentales nos podríamos plantear si 2 universos “diferentes” pueden interaccionar entre sí. Pero desgraciadamente tal como yo lo veo eso está aún muy lejos…

    Saludos

  9. tomás:

    Pues digo yo, mis apreciados cocos (abreviatura de cocomentaristas), que sofáis con el antifonario, que salvo leves chispas de razón, todo lo demás son vacuas especulaciones.
    A pesar de todo os admiro y estimo, ¿como no?

  10. lluís:

    Hombre, joabbl, ojala el “principio de incertidumbre” no fuera fundamental, pero por ahora, que yo sepa, ese principio es uno de los frenos fundamentales en el avance del conocimiento humano.Y, si el Principio de exclusión de Pauli no fuera como es, la química debería ser muy diferente y por tanto también el universo.Diría que algo fundamental debe haber en esos principios..No sé, igual esta casi todo mal en la física que conocemos, pero algunas cosas casi seguro que están bien, para bien o para mal.
    Saludos cordiales.

  11. joabbl:

    Lluís, me temo que me expliqué mal : quería decir (en el contexto de universos con leyes físicas diferentes) que, como no las conocemos aún, no podemos saber si dos universos diferentes podrían interaccionar. El principio de incertidumbre es cierto, por supuesto, como lo son las masas de las partículas, pero no sabemos si es fundamental o consecuencia de otra ley o principio aun más profundo y desconocido. Si conocierámos las leyes últimas podríamos saber si es posible que universos con leyes últimas diferentes puedan interaccionar.

    Un saludo

  12. lluís:

    De acuerdo, ahora te entendí mejor.No discrepo de lo que dices en el comentario último(11).
    Un saludo amigo Joabbl.

  13. JAvier:

    Una duda de ignorante: ¿es necesario por x motivo que todas las partículas de nuestro universo se rijan por las mismas leyes?

    Entiendo que es un buen punto de partida para intentar entender como funciona el universo ya que epezar a imaginar sin más leyes y constantes es la receta perfecta para ríos de tinta sin sentido. ¿Pero hay otro motivo?

  14. NeoFronteras:

    Por definición las leyes del Universo afectan a todo lo que contiene.
    Otra cosa diferente es la unificación, concepto que se ha aplicado con éxito a la fuerza electro-débil y fuerte. Si queremos meter además la gravedad empiezan a surgir los problemas. Según la teoría cuántica de campo las fuerzas que producen los campos están generadas por una intercambio de bosones y todo va bien hasta que se intenta meter la gravedad y sus supuestos bosones (gravitones). Por otro lado la fuerza de gravedad, según la RG, está producida por una distorsión del espacio-tiempo. Se mire como se mire ambas visiones son conceptualmente incompatibles. Y además no tenemos una teoría cuántica de la gravedad.
    La fuerza de gravedad es muchos órdenes de magnitud más débil que las demás, esto puede que sea una pista. Quizás la palabra “fuerza” esté aquí designando a dos cosas distintas y el tratar de unificarlas produce problemas.

  15. joabbl:

    Penrose acaba de publicar un libro (Ciclos del Tiempo) donde explica sus ideas (no se si se pueden llamar teoría). Ya hay traducción al español. Las críticas que se ven en internet no parecen malas.

    Un saludo

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