NeoFronteras

Según un modelo hubo un antes del Big Bang

Área: Física — lunes, 15 de mayo de 2006

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Universo rebotando. Foto: Abhay Ashtekar.

Según las teorías aceptadas en Cosmología que se basan en La Relatividad General el Big Bang representa el comienzo de todo. En ese momento el espacio, el tiempo y toda la materia y energía fueron creadas. Por eso no nos podemos preguntar qué hubo antes, porque no hubo un antes, pues el tiempo fue creado en ese momento. Esta teoría de la Relatividad General se ha comprobado experimentalmente reiteradamente, pero no es buena para describir el momento inicial porque el Universo estaba en un estado extremo y esta teoría da lugar a singularidades, que son lugares que no podemos describir o explicar.
Sin embargo, justo en ese momento los fenómenos cuánticos eran muy importantes. Por desgracia no disponemos de una teoría cuántica de la gravedad establecida que nos ayude. Pero hay físicos trabajando en ello.
Unos investigadores de Penn State University dirigidos por Abhay Ashtekar han podido calcular qué es lo que podría haber pasado “antes” del Big Bang usando ciertos cálculos en gravedad cuántica.
Según estos autores la Relatividad General puede usarse hasta poco después del Big Bang, pero se pueden hacer unas modificaciones cuánticas de las ecuaciones de Einstein de esta teoría y usarlas para desarrollar un modelo que traza una ruta hasta un Universo similar al nuestro antes del Big Bang. Los resultados han sido publicados en Physical Review Letters.
Según este modelo antes del Big Bang había un Universo en contracción con una geometría del espacio tiempo similar a la nuestra. Las fuerzas gravitatorias habrían previamente contraído ese Universo hasta alcanzar el punto en el que las propiedades cuánticas del espacio tiempo hacen que la gravedad se torne repulsiva en lugar de atractiva, produciendo una expansión que sería nuestro Big Bang.
Las simulaciones las han repetido bajo diversos parámetros y la predicción de este Universo pre-Big Bang que estaba antes del rebote cuántico parece bastante robusta.
La figura de la imagen representa nuestro Universo en expansión como la rama derecha del arco. Nuestro tiempo actual está localizado en la marca 1.8 del mayado a la derecha del dibujo. Según los cálculos de este grupo de físicos cuando miramos hacia atrás en la historia del Universo el tiempo no va hasta el punto del Big Bang sino que rebota o salta al lado izquierdo de la historia del Universo que describe un universo en contracción.
El estado del Universo (|Ψ|) representado por su función de ondas es mostrado en espacio (μ) y tiempo (Φ). La singularidad del Big Bang es representada en la gráfica cuando el espacio se hace cero. Nuestra fase actual de expansión se muestra en la rama derecha.
La idea de un Universo previo se ha propuesto con anterioridad pero esta es la primera vez que se establece sistemáticamente a partir de las propiedades geométricas del espacio-tiempo.
En este caso se ha usado la teoría cuántica de bucles, que genera una aproximación al problema de la combinación de Relatividad General y Física Cuántica. En esta teoría el espacio-tiempo en sí mismo tiene una estructura discreta en lugar del continuo que nos gusta imaginar y que sólo aparece como aproximación a distancias grandes. Cerca del Big Bang esta geometría continua del espacio tiempo es rasgada violentamente y la naturaleza cuántica de la geometría aparece dominante. En ese momento la gravedad se torna repulsiva y permite a un Universo en colapso rebotar.
La teoría competidora en este caso es la teoría de supercuerdas que tampoco está establecida. Según un modelo reciente basado en esta teoría de supercuerdas el Universo sería cíclico y en cada rebote se ajustaría la energía de la constante cosmológica.
Parece que no nos podremos librar nunca de los modelos cíclicos de Universo.

Referencias: Diversos artículos de Ashtekar.

Fuente: Penn State University.

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

  1. Fjp:

    Bueno, lo del universo cíclico tampoco tiene porqué ser así, creo yo.

    Lo de los rebotes y la constante cosmológica que se modifica tiene sentido. Puede haber un principio y unos universos en expansión y en contracción que provocan big bangs levemente distintos, de forma que se puede pasar por más probabilidades.

    Lo digo porque las probabilidades de estar en un universo tal y como el que vemos son muy, muy pequeñas. Y lo de los rebotes cíclicos pasando por distintos valores de la constante cosmológica permite que los “universos” vayan probando posiblidades.

    Un poco en broma: el “creador”, si lo hubo, no tuvo que hilar tan fino, bastaba con tirar un poco por arriba, y poco a poco los universos irían probando posibilidades….

  2. Avern0s:

    No es nueva pero la formulación física a lo mejor sí. Desde los griegos existe esa concepción incluso en el budismo ( reencarnaciones) pero la fundamentación y formulación de una parte de la misma de manera científica a lo mejor si es novedosa. Aunque en los últimos años han aparecido varias hipótesis similares hace poco por ejemplo una de Ilya Prigogine y su equipo.
    Ciao”.

  3. Atanasio:

    Disculpen una pregunta quizá ingenua sobre la expansión cósmica: Si hay un corrimiento hacia el rojo de la radiación electromagnética y la energía del fotón es proporcional a su frecuencia, ¿no viola el universo en expansión el principio de conservación de la energía?

  4. NeoFronteras:

    No es ingenua. Algunos han estudiado este problema encontrando soluciones:

    http://arxiv.org/abs/physics/0407077
    http://arxiv.org/abs/physics/0511178

  5. Atanasio:

    Hey: ¡muchas gracias!

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