07 Mar La energía oscura podría producir múltiples Big Bangs

Los científicos han propuesto una forma en que el universo podría dejar de expandirse, terminando en un ‘Big Crunch’ que restablece el espacio y el tiempo tal como los conocemos.

¿Terminará el universo en un estallido o en un gemido? Un par de físicos teóricos han sugerido un tercer camino: quizás el universo nunca termine.

En un estudio que intenta definir la naturaleza de la energía oscura, un fenómeno misterioso que se cree que hace que el universo se expanda cada vez más rápido, los físicos han descubierto que la expansión cósmica no siempre debe darse por descontada.

Más bien, escriben, la energía oscura puede «encenderse» y apagarse periódicamente, a veces haciendo crecer el cosmos, a veces reduciéndolo hasta que las condiciones sean adecuadas para que ocurra un nuevo Big Bang, y para que nazca un nuevo universo.

El gran Escape

Nuestro universo está experimentando actualmente una fase de expansión descontrolada: el cosmos se está haciendo más grande con cada momento que pasa. Los cosmólogos no entienden la causa de esta aceleración, a la que denominan energía oscura.

Si esta aceleración persiste, nuestro universo finalmente se expandirá hasta el olvido, con toda la materia y la radiación destrozadas.

Este no sería el primer período de crecimiento descontrolado. En los primeros momentos del Big Bang, las energías y densidades eran tan extremas que la física actual no puede explicarlas: predice una singularidad, un punto de densidad infinita donde las matemáticas fallan.

Después de eso, el universo experimentó un período de expansión increíblemente rápida conocido como inflación, que tampoco se comprende bien.

Los astrónomos se han preguntado durante mucho tiempo si estas dos fases de expansión acelerada, una en los primeros momentos del Big Bang y otra en la época actual, están conectadas entre sí, y si una entidad que controlase ambas evitaría el problema de la singularidad en el Big Bang.

Demonios dinámicos

Para responder a eso, un par de físicos teóricos publicaron un estudio el 7 de febrero en la base de datos de preimpresión arXiv que examinó un modelo del universo donde la energía oscura siempre ha desempeñado un papel.

Investigaciones anteriores modelaron el «encendido» de la energía oscura en varios momentos para impulsar la expansión cósmica, pero la nueva investigación propone un modelo más realista que incluye materia y radiación.

Querían ver si la energía oscura puede evitar una singularidad del Big Bang, impulsar la inflación y acelerar el universo tardío. Para evitar esa singularidad inicial, el universo no puede comenzar desde un punto de densidad infinita. En cambio, el universo en el que vivimos tendría que ser uno en una serie infinita de «Grandes Rebotes» repetidos.

En este escenario, la energía oscura impulsa al universo hasta que alcanza cierto tamaño. Pero luego la energía oscura se transforma, obligando al universo a contraerse. Luego, el cosmos sufre una gran crisis, pero justo antes de alcanzar un estado de densidad infinita, la energía oscura da la vuelta nuevamente, provocando un período de inflación increíblemente rápida y comenzando el ciclo de nuevo.

Un mecanismo finamente ajustado

Los investigadores encontraron un modelo de energía oscura que cumplía con los requisitos, pero lo más importante es que la materia y la radiación no podrían estar presentes en un universo extremadamente primitivo, de lo contrario estropearían la inflación.

En cambio, la materia y la radiación tuvieron que aparecer justo después de la inflación, ya que una parte de la energía oscura se descompuso, inundando el universo con luz y materia.

Si bien inicialmente tuvo éxito, los investigadores no pudieron encontrar una clase genérica de modelos de energía oscura que siempre pudieran conducir a los mismos resultados. En cambio, tuvieron que poner artificialmente un valor más pequeño para la expansión acelerada actual de lo que predice la mecánica cuántica para obtener el resultado correcto exacto.

Sin embargo, esta nueva investigación apunta en una dirección prometedora, proporcionando una plataforma viable para seguir explorando modelos como este.

Los humanos no estamos necesariamente destinados a vivir en un cosmos frío y vacío, porque la energía oscura podría comportarse de manera diferente en un futuro lejano.

Solo la investigación continua descubrirá nuestro destino final.

Fuente: Dark energy could lead to a second (and third, and fourth) Big Bang, new research suggests