El universo tuvo una vida secreta antes al Big Bang que podría cambia la historia cósmica

Un grupo de científicos ha desafiado la concepción tradicional del Big Bang como el punto de origen del universo, sugiriendo que nuestro cosmos pudo haber tenido una historia más compleja y prolongada antes de este evento.

En un nuevo estudio publicado en la Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, se presenta una innovadora teoría: el universo podría haber pasado por una fase de contracción antes de expandirse nuevamente, en un proceso conocido como “cosmología de rebote”. Este descubrimiento no solo plantea preguntas fundamentales sobre los orígenes del universo, sino que también ofrece nuevas perspectivas sobre fenómenos astrofísicos como los agujeros negros primordiales y la materia oscura.

La teoría del Big Bang, ampliamente aceptada, sugiere que el universo comenzó como un punto extremadamente denso y caliente, conocido como una singularidad, hace aproximadamente 13,8 mil millones de años.

Una singularidad en cosmología y física se refiere a un punto en el espacio-tiempo donde ciertas cantidades físicas, como la densidad o la curvatura del espacio-tiempo, se vuelven infinitamente grandes o no están bien definidas. En el contexto del Big Bang, la singularidad es el punto en el que el universo, según la teoría clásica, comenzó como una entidad infinitamente densa y caliente. Sin embargo, esta explicación ha sido cuestionada debido a problemas como la singularidad inicial, que implica un punto en el que las leyes de la física tal como las conocemos dejan de ser aplicables.

En contraste, la cosmología de rebote postula que el universo no comenzó con una singularidad, sino que es el resultado de una secuencia de ciclos de expansión y contracción. En este modelo, el universo actual sería solo uno de muchos ciclos, lo que sugiere que antes del Big Bang, el cosmos estaba en un estado de contracción. Este estado eventualmente colapsó y rebotó en un nuevo ciclo de expansión, que es el que observamos hoy.

El estudio, liderado por Theodoros Papanikolaou, se enfoca en un aspecto crucial de este modelo: la formación de agujeros negros primordiales y su relación con la materia oscura. Según la investigación, durante la fase de contracción previa al Big Bang, las fluctuaciones de densidad podrían haber sido lo suficientemente intensas como para generar agujeros negros.

“Se pueden producir pequeños agujeros negros primordiales durante las primeras etapas del universo y, si no son demasiado pequeños, su desintegración debido a la radiación de Hawking [un fenómeno hipotético en el que los agujeros negros emiten partículas debido a efectos cuánticos] no será lo suficientemente eficiente como para deshacerse de ellos, por lo que seguirían existiendo ahora”, dijo a Live Science Patrick Peter , director de investigación del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia, que no participó en el estudio. “Al pesar más o menos la masa de un asteroide , podrían contribuir a la materia oscura, o incluso resolver este problema por completo”.

La materia oscura es una de las mayores incógnitas de la cosmología moderna. Aunque representa aproximadamente el 80% de toda la materia en el universo, su naturaleza exacta sigue siendo un misterio, ya que no emite, refleja ni absorbe luz, lo que la hace prácticamente invisible para los instrumentos de observación actuales.

El estudio sugiere que los agujeros negros primordiales, formados antes del Big Bang, podrían ser la fuente de esta materia oscura. Estos agujeros negros se habrían generado durante la última fase de contracción del universo, cuando las fluctuaciones de densidad crearon regiones lo suficientemente densas como para colapsar bajo su propia gravedad.

Esta hipótesis plantea que, en lugar de consistir en partículas exóticas aún no descubiertas, la materia oscura podría estar compuesta en gran medida por agujeros negros primordiales. Este enfoque ofrece una nueva forma de abordar el enigma de la materia oscura y sugiere que futuras observaciones de ondas gravitacionales podrían proporcionar evidencia para esta teoría.

Una de las predicciones más emocionantes del estudio es que los futuros observatorios de ondas gravitacionales podrían detectar señales de estos agujeros negros primordiales. Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el espacio-tiempo causadas por eventos cósmicos violentos, como la fusión de agujeros negros. Según el modelo de Papanikolaou, la formación de agujeros negros durante la fase de contracción del universo habría generado ondas gravitacionales que podrían ser detectadas por experimentos como la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) o el Telescopio Einstein.

Estas detecciones no solo confirmarían la existencia de agujeros negros primordiales, sino que también proporcionarían evidencia de que el universo experimentó una fase de contracción antes de expandirse. Este descubrimiento podría revolucionar nuestra comprensión del origen del cosmos y validar la teoría de la cosmología de rebote.

A pesar de sus prometedoras implicaciones, la teoría de la cosmología de rebote enfrenta varios desafíos. Uno de los principales es la falta de pruebas directas que confirmen la existencia de agujeros negros primordiales. Aunque las futuras observaciones de ondas gravitacionales ofrecen una vía potencial para la validación, los científicos aún deben enfrentar la tarea de diferenciar estas señales de las generadas por otros fenómenos cósmicos.

Además, la teoría también requiere un ajuste fino de ciertos parámetros cosmológicos para que el modelo funcione. Por ejemplo, la transición de la fase de contracción a la de expansión debe manejarse de manera precisa para evitar problemas como la generación de perturbaciones que no coincidan con las observaciones actuales del fondo cósmico de microondas.

A pesar de estos desafíos, el trabajo de Papanikolaou y su equipo ha abierto una nueva puerta en la exploración de los orígenes del universo. La posibilidad de que el universo haya experimentado ciclos de expansión y contracción antes del Big Bang ofrece una explicación alternativa a los problemas que enfrenta la teoría inflacionaria estándar.

“Este trabajo es importante en el sentido de que proporciona una forma natural de formar agujeros negros pequeños pero aún presentes que generan materia oscura en un marco que no es el habitual, basado en la inflación”, dijo Peter. “Otros trabajos investigan actualmente el comportamiento de estos pequeños agujeros negros alrededor de las estrellas, lo que podría conducir a una forma de detectarlos en el futuro”.

El modelo de cosmología de rebote no solo tiene implicaciones científicas, sino también filosóficas. Si el universo es cíclico, entonces el Big Bang no fue el comienzo absoluto de todo, sino simplemente una fase en un ciclo eterno de nacimiento, muerte y renacimiento cósmico. Esto desafía la visión tradicional del tiempo y el espacio, sugiriendo que el universo no tiene un comienzo ni un final en el sentido convencional.

Además, si la materia oscura está compuesta de agujeros negros primordiales, esto cambiaría radicalmente nuestra comprensión de la estructura y evolución del cosmos. La identificación de estos agujeros negros podría resolver uno de los mayores misterios de la física moderna y proporcionar una nueva perspectiva sobre la formación de las galaxias y la distribución de la materia en el universo.