No hay Universo sin Big Bang
16/6/2017 de Max Planck Institute for Gravitational Physics
Sin «principio suave»: casi paradójicamente, un comienzo suave hace que crezcan grandes fluctuaciones cuánticas (derecha) e impide el desarrollo de un gran Universo como el que conocemos (izquierda). Crédito: J.-L. Lehners (Max Planck Institute for Gravitational Physics).
Según la teoría de la relatividad de Einstein, la curvatura del espacio-tiempo era infinita en el Big Bang. De hecho, en ese punto todas las herramientas matemáticas fallan y la teoría se rompe. Sin embargo, existía la idea de que quizás el principio del Universo pudiera ser tratado de una manera más sencilla y que los infinitos del Big Bang podrían ser evitados. Esta ha sido la esperanza expresada desde la década de 1980 por los famosos cosmólogos James Hartle y Stephen Hawking con su «propuesta de ninguna frontera» y por Alexander Vilenkin con su «propuesta de túnel».
Ahora científicos del Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI) en Potsdam (Alemania) y del Perimeter Institute en Canadá, han sido capaces de utilizar métodos matemáticos mejores para demostrar que estas ideas no pueden funcionar. El Big Bang, en su complicada gloria, retiene todo su misterio.
Uno de los principales objetivos de la cosmología es comprender el principio de nuestro Universo. Los datos de la misión del satélite Planck demuestran que hace 13800 millones de años, el Universo consistía en una densa sopa caliente de partículas. Desde entonces el Universo ha estado en expansión. Este es el principal dogma de la teoría del Big Bang caliente, pero falla al describir las fases iniciales ya que las condiciones eran demasiado extremas. De hecho, a medida que nos acercamos al Big Bang, la densidad de energía y la curvatura crecen hasta que alcanzamos el punto en el que se hacen infinitas.
Como alternativa, las propuestas «de ninguna frontera» y » de túnel» asumen que el diminuto Universo inicial apareció por efecto de túnel cuántico de la nada, y que luego creció convirtiéndose en el gran universo que vemos. La curvatura del espacio-tiempo habría sido grande, pero finita en esta fase inicial, y la geometría habría sido suave, sin fronteras. Ahora, con métodos matemáticos mejores, Jean-Luc Leheners (AEI) y sus colaboradores Job Feldbrugge y Neil Turok (Perimeter Institute) han descubierto que, como consecuencia del principio de incertidumbre de Heisenberg, estos modelos no solo implican que los universos suaves pueden aparecer de la nada por efecto túnel, sino que también lo pueden hacer universos irregulares. De hecho, cuanto más irregulares y arrugados, más probables son. «Por tanto, la propuesta de ‘ninguna frontera’ no implica un Universo grande como este en el que vivimos sino universos curvos bastante pequeños que colapsarían inmediatamente», concluye Jean-Luc Lehners.
