Antes del Big Bang: ¿Un universo gemelo?

 El nuevo estudio sugiere que el universo que hubo antes del nuestro era un gemelo idéntico.

Hasta hace poco, preguntar lo que había sucedido en, o antes del Big Bang estaba considerado por los físicos como una pregunta religiosa. La Teoría de la Relatividad General simplemente no funciona - en T=0, arroja ceros, infinitos y errores – y por tanto la pregunta no tiene sentido desde la perspectiva científica.

Pero en los últimos años, ha surgido la conocida como Gravedad Cuántica de Bucles (LQG). La Teoría sugiere la posibilidad de un “rebote cuántico”, donde nuestro universo surge del colapso de un universo anterior. Aunque cómo era el anterior universo está más allá de la respuesta.

El nuevo estudio sugiere que el universo que hubo antes del nuestro era un gemelo idéntico. Crédito de la imagen: NASA y ESA.

Ahora, los físicos Alejandro Corichi de la Universidad Nacional Autónoma de México y Parampreet Singh del Instituto Perimeter de Física Teórica en Ontario han desarrollado un modelo de LQG simplificado que da una intrigante respuesta: un universo anterior al Big Bang podría haber sido igual que el nuestro. Su estudio aparecerá en un próximo ejemplar de la revista Physical Review Letters.

“El significado de este concepto es que responde a lo que sucedió en el universo antes del Big Bang”, dijo Singh a PhysOrg.com. “Ha permanecido como un misterio, para los modelos que podrían resolver la singularidad del Big Bang, si es una espuma cuántica o un espacio-tiempo clásico. Por ejemplo, si fuese una espuma cuántica, no podríamos hablar de un espacio-tiempo, una noción de tiempo, etc. Nuestro estudio demuestra que el universo por otra parte es muy clásico, como nosotros”.

Los hallazgos se basan en anteriores investigaciones, con algunas importantes diferencias. El año pasado, el físico de la Universidad Estatal de Pennsylvania Martin Bojowald usó una versión simplificada de la LQG para demostrar que un universo podría haber existido un universo “en el otro lado” del rebote. Sin embargo, aunque ese modelo produjo unas matemáticas válidas, ninguna observación de nuestro actual universo podría haber llevado a la comprensión del estadio del universo anterior al rebote, dado que nada se conservó tras el mismo. Bojowald describe esto como un tipo de “amnesia cósmica”.

Pero Corichi y Singh han modificado la Teoría LQG simplificada más allá aproximando una ecuación clave llamada restricción cuántica. Usando su versión, llamada sLQG, los investigadores demuestran que las fluctuaciones relativas de volumen y momento en el universo anterior al rebote se conservan durante el mismo.

“Esto significa que el universo gemelo tendrá las mismas leyes físicas y, en concreto, la misma noción de tiempo que en el nuestro”, dijo Singh. “Las leyes de la física no cambiarán debido a que la evolución siempre es unitaria, la cual es la mejor forma de evolucionar para un sistema cuántico. En nuestra analogía, parecerá idéntico a su gemelo visto desde lejos; no se podría distinguir entre ellos”.

Eso significa que nuestro universo actual, aproximadamente 13 700 millones de años tras el rebote, compartiría muchas de las mismas propiedades que el universo anterior 13 700 millones de antes del rebote. En cierto sentido, nuestro universo tiene una imagen especular de sí mismo, con el Big Bang (o rebote) como la línea de simetría.

“En el universo antes del rebote, todas las características generales serán la misma”, dice Singh. “Seguirán las mismas ecuaciones dinámicas, las ecuaciones de Einstein cuando el universo es grande. Nuestro modelo predice que esto sucederá cuando el universo se convierta en 100 veces mayor del tamaño de Planck. Además, la materia contenida será la misma, y tendrá la misma evolución. Dado que el universo pre-rebote está contrayéndose, parecerá como si lo estuviésemos viendo hacia atrás en el tiempo”.

Específicamente, Corichi y Singh calcularon que el cambio en las fluctuaciones relativas a lo largo del rebote es menor de 10^-56, un número que es incluso menor para universos que crecen más de 1 megaparsec (nuestro universo están entre los 3000 y 6000).

Como explican los investigadores, tener un gemelo idéntico no necesariamente significaría que cada característica concreta de ambos universos deba ser idéntica. Por ejemplo, no implica que haya otro “tú” en algún punto, una persona que ya haya vivido tu vida.

“Si fuésemos capaces de observar ciertas propiedades microscópicas con un microscopio muy potente – un experimento de muy alta energía estudiando la escala de Planck – podrían verse diferencias en algunas cantidades, así como podría verse que dos gemelos idénticos tienen distintas huellas dactilares o que uno tiene lunar y otro no, o un ADN distinto”, dijo Singh.

Como explica Singh, aún quedan muchas cuestiones sobre los detalles de este posible universo pre-rebote.

“La mayor cuestión es si estas características sobreviven cuando tenemos en cuenta situaciones más complejas”, dijo. “Por ejemplo, nos gustaría saber si algunas estructuras presentes en el anterior universo – como las galaxias – dejarán alguna huella en el nuevo universo en expansión que de lugar a una estructura idéntica o sólo ’similar.’ Por ejemplo, podría suceder que, en el anterior universo, las galaxias se formaran de una forma distinta, por lo que uno podría tener una distribución distinta de las galaxias que en el otro lado. Seremos capaces de contestar esta pregunta cuando comprendamos estos modelos”.

Finalmente, el modelo de Corichi y Singh podría incluso decirnos cómo será nuestro universo en el futuro. Dependiendo de cómo de rápido acelera nuestro universo actual – lo cual finalmente determinará su destino – existe una posibilidad de que una generalización del modelo predijera un re-colapso de nuestro propio universo.

“Tal universo tendrá muchos rebotes de una rama a otra”, dijo Singh. “También es posible que los universo de distintas ramas sean idénticos”.

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Más información: Corichi, Alejandro, y Singh, Parampreet. “Quantum bounce and cosmic recall.” Arxiv:0710.4543v2. Aceptado para su publicación en Physical Review Letters.

Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 9 de abril de 2008
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Fuente: Ciencia Kanija