¿El cosmos surgió de un gran rebote de otro universo?
Vadim Sadovski/Shutterstock
¿Podría nuestro universo estar expandiéndose y encogiéndose en un pequeño punto, reviviendo una especie de gran golpe una y otra vez? Probablemente no, según un análisis matemático que argumenta que las leyes de la física prohíben tal universo cíclico.
Un momento clave en la vida de un universo cíclico es el gran rebote, una alternativa al Big Bang como el comienzo del universo conocido. El Big Bang comienza con una singularidad (materia y energía empaquetadas en un punto tan denso que la gravedad se vuelve lo suficientemente fuerte como para eludir las leyes de la física tal como las entendemos), seguido de una interminable expansión hacia afuera. Pero si el universo comenzó con un gran rebote, podríamos mirar más allá de lo que pensamos como el comienzo y ver a otro universo que contrata para formar un punto increíblemente denso, pero no necesariamente una singularidad, antes de volver al universo en expansión en el que vivimos hoy.
Por lo tanto, la cuestión de si el tiempo debe comenzar con una singularidad es central para determinar la historia y el destino de nuestro cosmos. Si el gran rebote fuera el comienzo de nuestro universo, también podría ser parte de nuestro futuro. La primera pista de si eso es posible fechas a 1965, cuando Roger Penrose en la Universidad de Oxford demostró que la relatividad general, nuestra mejor teoría de la gravedad, siempre se rompe. Estaba estudiando agujeros negrosotro lugar donde la gravedad es lo suficientemente fuerte como para romper la tela de espacio-tiempo. Penrose demostró que esto es inevitable: cuando la gravedad se vuelve excesivamente fuerte, las singularidades no se pueden evitar.
Ahora, Raphael Bousso En la Universidad de California, Berkeley, ha agregado un ingrediente clave para fortalecer este hallazgo. Su análisis explica la cuánta del universo.
El trabajo de Penrose no incluyó la teoría cuántica, y Bousso dice que los cálculos pasados que han sido pioneros en Muro en la Universidad de Cambridge, solo se consideró una gravedad muy débil. El análisis de Bousso no limita la fuerza de la gravedad, y dice que “descarta categóricamente” universos cíclicos. En su opinión, su trabajo demuestra que la singularidad en el Big Bang es inevitable.
“Esto, en mi opinión, es una generalización muy significativa del teorema original de Penrose, y su extensión por pared”, dice Onkar Parrikar en el Instituto Tata de Investigación Fundamental en India.
Chris Akers En la Universidad de Colorado, Boulder dice que es un gran paso adelante porque es válido para “mucho más física cuántica” que el trabajo anterior. Él dice que el nuevo trabajo coloca a los modelos de Big Bounce en un “lugar más estricto”.
Los cálculos de Bousso se basan en la segunda ley generalizada de la termodinámica, que expande la segunda ley estándar para describir la Comportamiento de la entropía En y alrededor de agujeros negros. Esta versión generalizada aún no se ha probado definitivamente, lo que plantea escepticismo sobre las implicaciones del trabajo para el gran rebote, dice Surjeet Rajendran en la Universidad Johns Hopkins en Maryland.
En 2018, Rajendran y sus colegas construyeron un modelo matemático de un universo rebotante que dio a conocer las restricciones de teoremas como el de Bousso. Sin embargo, su modelo incluía más dimensiones del espacio-tiempo de las que hemos observado hasta ahora, lo que dejó varias preguntas al respecto.
“Comprender nuestra historia cósmica es posiblemente uno de los esfuerzos científicos más importantes, y los escenarios alternativos como el gran rebote deben considerarse cuidadosamente”, dice Akers.
Jackson Fliss En la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, dice que al rebotar escenarios cósmicos, generalmente son los efectos cuánticos que ayudan al universo a recuperarse de un punto denso. Declarando estos escenarios promueve nuestra comprensión de cómo exactamente una teoría de gravedad cuántica – que une la relatividad general y la teoría cuántica – podría cambiar nuestra comprensión del cosmos. Declarando estos escenarios promueve nuestra comprensión de la gravedad cuántica y podría ayudarnos a determinar “Si realmente necesitamos la gravedad cuántica para describir completamente los interiores de los agujeros negros o el Big Bang”, dice.
Rajendran dice que la forma más definitiva de determinar si nuestro universo ha experimentado un rebote cósmico sería a través de observaciones de olas gravitacionales. Estas ondas en el espacio-tiempo podrían transportar firmas del rebote, pero actualmente estarían en frecuencias inaccesibles para los detectores de olas gravitacionales. Las generaciones futuras de detectores posiblemente podrían elegir estas frecuencias, pero no está claro si algunas de las actualizaciones planificadas a los detectores en los Estados Unidos se realizarán debido a recortes presupuestarios propuestos por la administración Trump.
“Es una cuestión de que el mundo es suficiente para haber producido una señal que es lo suficientemente grande [for detection]¿y el mundo actual es lo suficientemente amable como para permitir que los científicos construyan esos experimentos? dice Rajendran.
Temas: