NeoFronteras

¿Erebones inferidos por LIGO?

Área: Física — Martes, 25 de Julio de 2017

Roger Penrose ve en la señales registradas por LIGO pruebas de su Cosmología Cíclica Conforme.

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Los resultados de LIGO empiezan a ser interesantes para poner a prueba diversas teorías físicas.

Como todos sabemos, LIGO es capaz de detectar directamente las ondas gravitacionales generadas en los choques de agujeros negros. Este tipo de fenómenos son muy violentos, quizás lo suficiente como para saber más sobre la naturaleza cuántica del espacio tiempo, pero quizás no sea lo único en lo que nos ayude.

El mes pasado unos físicos del Instituto Niels Bohr señalaban que parte del ruido registrado por LIGO parecía estar correlacionado con el retraso correspondiente a la diferencia de tiempos respecto a la velocidad de la luz entre los dos interferómetros de LIGO, que están a unos 3000 km uno del otro.

Ahora Roger Penrose (University of Oxford) dice que esas señales registradas por LIGO en los tres eventos podrían ser una prueba de su Cosmología Cíclica Conforme (CCC). Esa correlación en ruido de las ondas gravitacionales sería producida por el decaimiento de hipotéticas partículas de materia oscura predichas por la CCC. Así que ese ruido tendría un origen cosmológico.

La CCC fue propuesta por Penrose en su día como alternativa a la teoría de inflación, que, a su vez, se introdujo para resolver los problemas de planitud, isotropía y homogeneidad observadas en el Universo.

La CCC propone que el Universo sufre una serie de eones que parten del un Big Bang y terminan en un Universo ultradisuelto fruto de una expansión acelerada. De este modo, el actual universo que observamos se expandirá cada vez más hasta que no tenga densidad alguna, algo para lo que tendrían que transcurrir al menos 10100 años. Es físicamente posible que ese universo futuro enormemente rarificado y frío pueda ser físicamente similar al estado de enorme densidad de alta temperatura del Big Bang bajo las premisas de la CCC. Por tanto, ese estado final sienta la bases para las condiciones de otro Big Bang y así sucesivamente. La ventaja de la propuesta es que cada Big Bang parte de un estado de muy baja entropía.

No sería necesaria ni posible una fase de inflación inicial según este modelo, pues su efecto ya se consigue con la expansión acelerada final. La necesidad de esta fase inflacionaria desaparece porque el universo ya es plano, isótropo y homogéneo.

La fuente de las fluctuaciones iniciales no pueden ser las fluctuaciones del inflatón en este caso y su papel es asumido por el decaimiento de partículas del eón previo, que serían partículas de materia oscura: los erebones (el nombre proviene del dios griego de la oscuridad Erebos).

Según Penrose, la materia oscura consistiría, por tanto, en partículas a las que llama erebones que sería muy masivas. Cada una de estas partículas sería 22 órdenes de magnitud más pesada que un protón, con 10-5 gramos, por lo que sería comparable a la masa de Planck. Además, sería imposible generarlas en nuestros aceleradores de partículas.

Los erebones serían partículas escalares (de spin cero) que interaccionarían sólo gravitacionalmente, algo necesario bajo la CCC. Debido a su gran masa, cada erebón debería comportarse como una partícula clásica efectiva.

Según él, los erebones decaerían y depositarían toda su energía en forma de ondas gravitacionales, incluso en el presente. Aunque la frecuencia (1043 Hz) de las ondas gravitacionales generadas estaría por encima de la gama que puede detectar LIGO, estas ondas estirarían y comprimirían el espacio alternativamente produciendo un efecto descrito por un tensor de Weyl como parte del tensor de curvatura de Riemman. Su llegada a estos detectores sería registrada como un impulso casi instantáneo que podría ser confundido por ruido.

Aunque puede que, como dice la famosa navaja, el ruido sea eso: simplemente ruido. De todos modos, es de agradecer que las teorías tengan un modo de poderse contrastar experimentalmente con la realidad.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Imagen: LIGO.

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

  1. Tomás:

    Entre otras cosas, no puedo comprender la aparente paradoja narrada como: “… ese posible universo enormemente rarificado y frío pueda ser físicamente similar al estado de enorme densidad (y) de alta temperatura del Big Bang…).

  2. NeoFronteras:

    Es lo que sostiene Penrose.

    De todos modos, el espacio podría sostener múltiples estados de vacío con una energía potencial que puede recorrer una escala sin límites.

  3. Tomás:

    Admirado Neo:
    En mi intento por comprender, pensaba en un paralelo al plasma, que en el interior del Sol puede estar a altísima temperatura y presión y en tubo fluorescente, a muy baja presión y, si está apagado, a temperatura ambiente, siendo, en ambos casos, plasma.
    En cuanto a la segunda parte de tu respuesta no sé si interpretar esos diversos estados de vacío como que puede variar desde un protón por m3 uno por km3 o uno por 10^3 km3 o, incluso, muchísimo menos.
    Mil gracias.

  4. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Se supone que el espacio de ese universo hiperdiluido sufre algún tipo de transición que inyecta energía y llena de nuevo el espacio de materia en lo que sería un nuevo Big Bang.

    Pero vamos, es la idea de Penrose. A mí personalmente no me convence. No me convence ninguna que considere un tiempo infinito hacia el pasado.

  5. JavierL:

    Conseguí el siguiente extracto del libro:
    Penrose, Roger (2011). Ciclos del tiempo. Una extraordinaria nueva visión del universo. Barcelona: Random House Mondadori. p. 150-151

    “Quizá el lector se sienta preocupado por la identificación de un futuro remoto, donde la radiación se enfría hasta temperatura cero y se expande hasta densidad cero, con una explosión de tipo big bang, donde la radiación ha empezado a una temperatura infinita y una densidad infinita. Pero el “estiramiento” conforme en el big bang reduce estas temperatura y densidad infinitas a valores finitos, y la “compresión” conforme en el infinito aumenta la densidad y la temperatura nulas a valores finitos. Estos son precisamente los tipos de reescalado que hacen posible que los dos encajen, y el estiramiento y la compresión son procedimientos a los que la física relevante en uno u otro lado es completamente insensible. También puede mencionarse que el espacio de fases P, que describe la totalidad de los estados posibles de toda la actividad física en uno u otro lado del tránsito […], tiene una medida de volumen que es conformemente invariante, básicamente por la razón de que cuando las medidas de distancia se reducen, las correspondientes medidas de momento aumentan (y viceversa) de tal manera que el producto de las dos no es en absoluto afectado por el reescalado (un hecho que será de importancia crucial para nosotros […]). Llamo a este esquema cosmológico cosmología cíclica conforme, abreviada como CCC.”

    Obviamente no entendí nada más que el que parece una respuesta a tu 1 tomas.

    La compresión y estiramiento conformes los rastreo hasta las transformaciones conformes. https://es.m.wikipedia.org/wiki/Transformaci%C3%B3n_conforme

    Pero nuevamente no entiendo ni pio. Jeje

    Así que ya me rindo

  6. Tomás:

    Admirado Neo: Ya sabes lo mal que nos llevamos el tiempo y yo, así que puedes imaginar lo que pensaré de un tiempo… infinito… ¡!

    Amigo JavierL: Me sumo a tu “ni pío”.

    Abrazos para ambos.

  7. Dr. Thriller:

    Penrose lo que es es un tipo muy consistente. Recuerdo haber leído alguna vez un artículo suyo, ya ni recuerdo dónde ni cuándo, donde hablando de todo un poco (realmente), el tipo desgranaba la RG frente a la MC, y por aquello de dar perspectiva de las cosas, conociendo ya de antemano la incompletitud de la RG, sigue siendo sin embargo la teoría más precisa (en sus ámbitos de aplicación) en ni recuerdo cuántas partes por billón y que soslayarla no iba a ser tarea fácil.

    Consecuente es, ahora claro, si partimos de sesgos tenemos sesgos consecuentes. No sé qué opinaría Tomás de Aquino de sesgos consecuentes o consistentes respecto a sesgos inconsecuentes o despatarrados, pero a veces uno tiene el tufillo de que en realidad nos estamos perdiendo en puntos de vista de la mente, que por supuesto, con humo y tinieblas delante, tienen digamos unas limitaciones en tanto no se disipen.

    Yo es que lo de LIGO lo veo muy verde aún y no acabo de ver que en realidad esté apoyando las cosas tal y como se esperaban. Precisamente porque salen cosas inesperadas es porque pienso que no estamos ante el artefacto más caro y complejo de la historia de la física.

    De la teoría lo que más me gusta es el nombre: CCC. Parece una inscripción romana.

  8. Miguel Ángel:

    Veo que no te faltan elogios para Sir Roger Penrose, mi amigo Dr. Thriller. Yo sigo con atención opiniones mejor informadas sobre su modelo de Universo, que tampoco alcanzo a aprehender (tampoco entiendo los dos últimos párrafos de la noticia).
    En cambio, sí que me he atrevido a opinar sobre su modelo ORCH, en el que creo que acierta en cuanto a que los fenómenos cuánticos pueden vehicular algún tipo de información en el cerebro. Pero creo que el patinazo más evidente del ORCH es pasar olímpicamente de la información que se transmite mediante potenciales de acción y sinapsis.

  9. lluís:

    Para el análisis de esas señales supongo que habrán utilizado la ” Transformada de Fourier”. Si así fue, quizá ahí esté el problema del “ruido”,que a algunos ha hecho dudar sobre la realidad de las ondas gravitacionales. ¿No hubiera sido mejor utilizar la ” Wavelets Transform”? Para el análisis de frecuencias lo normal es utilizar Fourier, pero no ofrece información temporal (el tiempo en que ocurre una determinada frecuencia)információn que sí puede facilitar la “transformada Wavelet”.

    Aunque para el análisis de señales estacionarias,y dado que en tales señales no hay grandes variaciones de tiempo,más bien son muy pequelas esas variaciones, ya sirve la transformada de Fourier.

  10. NeoFronteras:

    Las señales registradas por LIGO tienen claramente dependencia temporal. En cuanto a las ondículas (wavelets) no creo que tengan gran ventaja intrínseca frente a la transdormada de Fourier (imagino que tranformada rápida de Forier, que es numérica). Es verdad que las ondículas pueden proporcionar información del cambio de frecuencias en el tiempo. Desconozco los detalles del análisis de LIGO, pero seguro que las matemáticas elegidas son las más adecuadas. Si es verdad que no usan ondículas será por algo, pero no por desconocimiento, pues están de moda desde hace más dd 20 años.

  11. lluís:

    Eso sí, hay que suponer que utilizaron las matemáticas más apropiadas y el asunto de las ondículas ( no me acordaba de cómo llaman en español a las wavelets) ya se conoce desde ese tiempo dicho. Y sí, “transformada rápida de Fourier”. Si puese ese comentario ya pensé que no puede ser que no utilizaran las matemáticas más apropiadas, pero como a veces pasan cosas raras ( equivocaciones en signos matemáticos, cables mal conectados…en fin).

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