¿Qué había antes del Big Bang?
Un equipo de científicos ha propuesto una nueva prueba para la inflación, la teoría de que el universo se expandió dramáticamente en tamaño en apenas una fracción de segundo justo después del Big Bang. Su objetivo es dar una idea de una pregunta que se remonta a muchos, muchos años: ¿cómo era el universo antes del Big Bang?
Hoy
en día, nuestro universo -de mediana edad- se ve bastante tranquilo. Aunque la
inflación cósmica es bastante conocida por resolver algunos misterios
importantes sobre la estructura y la evolución del universo, otras teorías
también pueden explicar estos misterios. En algunas de estas teorías, el estado
del universo que precede al Big Bang, el llamado universo primordial, se
contrajo en lugar de expandirse, y el Big Bang fue, por lo tanto, parte de un
gran rebote.
Si
bien un rápido crecimiento acelerado en el espacio-tiempo explicaría lo que
vemos, la ciencia necesita algo más que una buena idea: necesita evidencia
científica que elimine los argumentos en contra y confirme los supuestos.
El
equipo de físicos del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) y
la Universidad de Harvard se remontaron a los inicios del universo temprano
para ofrecer una manera de que esos modelos de inflación destacasen entre la
multitud de ideas propuestas.
"La
situación actual de la inflación es que es una idea tan flexible que no puede
ser falsificada experimentalmente", dice el físico teórico Avi Loeb de la
CfA. "No importa qué valor se mida para algún atributo observable, siempre
hay algunos modelos de inflación que pueden explicarlo".
Desde
algún tiempo estamos convencidos de que nuestro universo se está expandiendo,
su tejido se extiende lentamente bajo la influencia de algún tipo de extraña
energía 'oscura'.
Si
presionamos el botón de rebobinar hasta que el universo apenas tenía 10-43
segundos, llegamos al límite de lo que nuestro conocimiento de la física puede
manejar. ¿Antes de ese momento que había? Lo cierto es que no sabemos por dónde
empezar.
Haciendo
los cálculos hacia atrás, el universo habría tenido en ese momento un radio de
10-10 metros, que es bastante pequeño, pero no lo suficiente.
El
eco de luz de los primeros momentos del universo sigue siendo visible en forma
de fondo de microondas cósmico. Curiosamente, esta radiación de fondo se ve
sorprendentemente uniforme en la actualidad.
La
termodinámica hace que esta observación sea difícil de comprender. Dicha
uniformidad significa que la radiación se desplazaba de un extremo al otro del
iniverso, equilibrando las fluctuaciones de temperatura. Sin embargo, el
espacio se expandía demasiado rápido para que la luz se mantuviera al día. Para
que un acto de equilibrio sea factible de manera remota, el radio del universo
recién nacido en ese momento crítico tenía que ser magnitudes más pequeñas.
Este
diminuto cosmos se habría disparado a través de la primera infancia a una
velocidad exponencial.
La
historia se ajusta perfectamente a lo que observamos, pero también lo harían
otras explicaciones: "En algunas teorías alternativas, el tamaño del
universo se contrae. Algunos lo hacen muy lentamente, mientras que otros lo
hacen muy rápido", dice el físico de Harvard Zhong-Zhi Xianyu.
¿Existió
el tiempo antes del Big Bang? ¿Hubo algún tipo de universo inverso? Todas las
teorías son bienvenidas pero solo puede haber una ganadora.
Para
ayudar a decidir cuáles se quedan y cuáles van, los investigadores propusieron
el uso de atributos observables que podemos vincular con características
discriminatorias de los modelos basados en la inflación.
El
desafío es saber interpretar tales observaciones como una secuencia de eventos.
Lo que se necesita es algún tipo de sello de tiempo cósmico estandarizado para
desentrañar pasos relevantes, algunos de los cuales podrían potencialmente
descartar la inflación por completo.
"Si
nos imaginamos toda la información que aprendimos hasta ahora sobre lo que
sucedió antes del Big Bang, entonces el reloj estándar nos dice cómo se deben
jugar estas fichas, dice Xingang Chen, de CfA. El equipo sugiere un mecanismo
mediante el que las fluctuaciones cuánticas pueden insinuar secuencias de
eventos que se reflejan en los patrones de vastas estructuras cósmicas.
"Estas señales serán muy sutiles de detectar", dice Chen. "La
radiación de fondo de microondas cósmica es uno de esos lugares, y la
distribución de galaxias es otro. Ya hemos comenzado a buscar estas señales y
ya hay algunos candidatos interesantes, pero necesitamos más datos".
Otros
cosmólogos también han sugerido buscar indicios del pasado oculto de nuestro
universo en los remolinos de luz y materia en el cielo.
Algunos
apuntan a posibles "cicatrices" dejadas por los agujeros negros de un
universo anterior en nuestro fondo cósmico de microondas. Otros predicen que
podríamos encontrar signos de que el límite que rompe la física que llamamos
Big Bang nunca sucedió.
Hay
muchas ideas interesantes que explican cómo evolucionó nuestro universo. Ahora
solo necesitamos más datos para ir afinando hasta llegar a la conclusión final.
Lo cierto es que se espera que los futuros estudios de galaxias, como el LSST
líder en los EE. UU., el europeo Euclid y el proyecto recientemente aprobado
por la NASA, SphereX, proporcionen datos de alta calidad que puedan usarse para
alcanzar esta meta.
Referencia: This research has been
accepted for publication by Physical Review Letters. The preprint of this paper
is available in: arxiv.org/abs/1809.02603 . A related previous work can be
found in: arxiv.org/abs/1509.03930 .
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https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/que-habia-antes-del-big-bang-891554106223
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