En los últimos años, toda una serie de nuevas teorías desafían lo que creíamos saber sobre el origen y la Naturaleza del Universo.
Dimensiones ocultas en las ondas gravitacionales, pruebas de colisión con universos paralelos, las galaxias como gigantescos agujeros de gusano... Durante los últimos años, la Cosmología parece haberse vuelto completamente loca. Nuevas teorías desafían continuamente lo que sabíamos, o creíamos saber, sobre la inmensidad que nos rodea.
Algunas pretenden demostrar que el Universo es un holograma, mientras que otras desafían incluso la idea de que todo, al principio, surgiera de un Big Bang. ¿Cuál o cuales de ellas tienen más posibilidades de ser ciertas? Como decía el físico Niels Bohr, uno de los padres de la mecánica cuántica, "su teoría no es lo suficientemente loca como para ser cierta".
El pasado mes de abril, por ejemplo, un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Postdam, proponía una forma para "sacar a la luz" las dimensiones extra que, además de las cuatro conocidas (tres espaciales y una temporal), deben existir en el Universo como única explicación a determinados fenómenos cuánticos. Y es que, según estos científicos, esas dimensiones deberían ser capaces de causar "ondulaciones" en nuestra realidad, modificándola imperceptiblemente a través de las ondas gravitacionales. O, dicho de otro modo, las ondas gravitacionales podrían contener la "firma" que pruebe la existencia de dimensiones ocultas. Descubrirlas allanaría el camino para resolver algunos de los mayores misterios a los que se enfrenta la Ciencia.
"Si hay dimensiones adicionales en el Universo -afirmaba Gustavo Lucena Gómez, autor principal del estudio- las ondas gravitacionales pueden propagarse a través de ellas". Gómez y su colega David Andriot calcularon cómo esas potenciales dimensiones extra podrían estar afectando a las ondas gravitatorias que podemos observar. Y encontraron dos peculiares efectos que nos permitirían "cazarlas": ondas extra en frecuencias muy altas, y una modificaciónen la forma en que las ondas gravitacionales estiran el espacio.
De hecho, según los investigadores, a medida que las ondas gravitacionales se propagan a través de una dimensión extra, deberían generar una "torre" de ondas gravitatorias extra, con una frecuencia muy alta después de una distribución regular. Por desgracia, los actuales observatorios de ondas gravitacionales no son capaces de detectarlas en frecuencias tan altas como las requeridas, y también la siguiente generación de detectores está enfocada a frecuencias más bajas. Así que aunque estas ondas estén por todas partes, nos sería muy difícil encontrarlas.
El Universo, ¿un holograma?
En enero de este mismo año, en un artículo publicado en Physical Review Letters , un equipo de investigadores italianos, británicos y canadienses presentaban la que sería la primera evidencia observacional de que el Universo es un complejo y vasto holograma. O dicho de otra forma, proponían que se puede explicar su comportamiento a partir de teoría cuánticas que no incorporan la dimensión de la gravedad.
«Durante décadas -afirmaba Kostas Skenderis, investigador en la Universidad de Southampton- los científicos han tratado de combinar la teoría de Einstein de la gravedad (explica el funcionamiento del Universo a gran escala) con la teoría cuántica (explica el funcionamiento de las pequeñas partículas que componen la materia). Algunos creen que el concepto de un Universo holográfico podría reconciliar ambas. Espero que nuestra investigación sea un paso adelante en esa dirección».
En concreto, los investigadores hallaron pruebas que, según ellos, apoyan la interpretación del Universo holográfico. Descubrieron estas evidencias en algunas irregularidades de la radiación de fondo de microondas, ese eco de calor que queda hoy en día después del Big Bang.
En palabras de Skenderis, «Imagina que todo lo que ves, sientes y oyes en tres dimensiones, (junto a tu percepción del tiempo), en realidad surge de un campo plano de dos dimensiones. Esta idea es similar a los hologramas típicos donde una imagen tridimensional se forma a partir de una superficie bidimensional, como en el holograma de una tarjeta de crédito. Pero en este caso, este holograma codifica al Universo entero».
Nuestra galaxia, un agujero de gusano
En 2015, un equipo de astrofísicos de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA), con sede en la ciudad italiana de Trieste, afirmaba en un artículo publicado en Annals of Physics (y que puede verse aquí) que los agujeros de gusano, predichos por Einstein en su teoría General de la Relatividad, existen realmente en nuestra galaxia, y que podrían estar ocultos entre la materia oscura de la Vía Láctea. Según su teoría, además, toda nuestra galaxia podría ser un gigantesco agujero de gusano, un túnel espaciotemporal que, de existir, sería además "estable y navegable".
"Si combinamos el mapa de la materia oscura de la Vía Láctea con el modelo más reciente de Big Bang para explicar el Universo -explicaba entonces Paolo Salucci, astrofísico del SISSA y experto en materia oscura-, que postula la existencia de túneles de espacio-tiempo, lo que obtenemos es que nuestra galaxia podría realmente contener uno de estos túneles, y que ese túnel podría incluso ser del tamaño de la propia galaxia".
"Pero aún hay más -proseguía el investigador-. De hecho, podríamos incluso viajar a través de ese túnel ya que, según nuestros cálculos, sería navegable. Obviamente, no estamos afirmando que nuestra galaxia sea sin duda un agujero de gusano, sino simplemente que, de acuerdo con los modelos teóricos, esa hipótesis es una posibilidad".
Para Salucci, sin embargo, no disponemos aún de los medios necesarios para demostrar experimentalmente si nuestra galaxia es en realidad un enorme túnel espaciotemporal: "En principio, podríamos probar nuestra idea mediante la comparación de dos galaxias, nuestra galaxia y otra muy cercana, como por ejemplo, la Gran Nube de Magallanes, pero todavía estamos muy lejos de cualquier posibilidad real de hacer una comparación de este tipo".
Para llegar a sus conclusiones, el equipo de astrofísicos combinó las ecuaciones de la Relatividad General con un mapa extremadamente detallado de la distribución de la materia oscura dentro de la Vía Láctea. "El mapa -explicaba Salucci- se elaboró a partir de un estudio que hicimos en 2013. Más allá de la ciencia ficción, nuestra investigación es interesante porque supone una reflexión más profunda sobre la materia oscura".
En colisión con un Universo paralelo
Otra de las teorías más "locas" de los últimos tiempos considera la posibilidad de que nuestro Universo esté en plena colisión con un Universo paralelo. Para la mayor parte de los investigadores, la llamada Mancha Fría, una región del Universo en la que la temperatura es ligeramente inferior a la media, corresponde a un enorme vacío, quizá de varios miles de millones de años luz de extensión, en el que apenas hay galaxias. Pero un equipo de investigadores de la Universidad de Durham no están de acuerdo con esa teoría, y creen que esta rareza podría ser tener una explicación de lo más exótica: una colisión entre universos.
En su trabajo, publicado este mismo mes de abril, el equipo de Durham presentó los resultados de un estudio exhaustivo de los desplazamientos al rojo de 7.000 galaxias, recogiendo 300 a la vez usando un espectrógrafo desplegado en el Telescopio Anglo-Australiano. A partir de este conjunto de datos de más alta fidelidad, los investigadores no ven ninguna evidencia de un supervacío capaz de explicar la Mancha Fría en el marco de la teoría estándar.
Los investigadores encontraron que esta región fría, que hasta ahora se creía poco poblada de galaxias, se divide en huecos más pequeños, rodeados de cúmulos de galaxias. Esta estructura de «burbuja de jabón» se parece mucho al resto del Universo.
«Los vacíos que hemos detectado no pueden explicar la Mancha fría bajo la cosmología estándar. Existe la posibilidad de que algún modelo no estándar pueda ser propuesto para enlazar los dos en el futuro», afirmaba Ruari Mackenzie, uno de los autores del estudio.
«Esto significa que no podemos descartar por completo que la mancha haya sido causada por una fluctuación poco probable explicada por el modelo estándar, pero si esa no es la respuesta, entonces hay explicaciones más exóticas...», apunta Tom Shanks, coautor del trabajo.
«Tal vez la más apasionante sea que la Mancha fría fue causada por una colisión entre nuestro universo y otro universo burbuja. Si un análisis aún más detallado de los datos demuestra que este es el caso, entonces la Mancha fría podría ser tomada como la primera evidencia del multiverso, y podrían existir mil millones de otros universos como el nuestro».
¿Y si no hubo Big Bang?
Las nuevas teorías han llegado incluso a poner en duda la existencia misma del Big Bang, la gran explosión que, según la idea más generalizada, dio origen al Universo en que vivimos. En efecto, un estudio sobre el Universo primitivo publicado en Julio del pasado año en Physical Review Letters, sugería que, al principio de los tiempos, las cosas podrían haber sucedido de una forma muy diferente a lo que pensábamos.
De hecho, podría ser que nuestro Universo se formara a partir del colapso gravitatorio de otro mucho más antiguo. En cuyo caso no habría existido un Big Bang como origen de todas las cosas, sino un simple "rebote" en el que un Universo ya existente habría pasado de una fase de contracción a otra de expansión.
La idea del "Big Bounce" (El Gran Rebote) fue sugerida por primera vez en 1922, pero fue rechazada debido a su incapacidad para explicar las transiciones de un Universo en contracción a otro en expansión, y viceversa, sin tener que recurrir, de nuevo, a un punto de densidad infinita.
En su estudio, sin embargo,, Steffen Gielen, Del Imperial College de Londres, y Neil Turok Director del Instituto Perimeter de Física Teórica en Canadá, demostraban que el "Gran Rebote" podría haber sucedido realmente. Y lograban además explicar cómo se produjo, evitando pasar por la molesta singularidad.
Las observaciones cosmológicas sugieren que durante sus primeros momentos, todo el Universo era exactamente igual e uniforme, con independencia de de la escala en que lo observáramos. Lo cual implica que las leyes físicas que funcionaban en las escalas más grandes, debían funcionar también en las más pequeñas, incluso en los átomos y partículas individuales. El fenómeno se conoce como "simetría conforme".
Pero sucede que en el Universo actual esa simetría no existe. Y como los científicos saben muy bien, las partículas subatómicas siguen unas leyes (las de la Mecánica Cuántica) que son totalmente diferentes de las que gobiernan el comportamiento de los grandes conjuntos de partículas, como planetas, estrellas o galaxias. Lo cual significa que la simetría original debió romperse en algún momento.
Por lo tanto, en el Universo primitivo, donde toda la materia se presentaba en forma de partículas y no existían aún las grandes estructuras actuales, la ley imperante debió ser la que impone la Mecánica Cuántica, y no la física de los objetos a gran escala que rige en nuestros días. Y ahí es, precisamente, donde está la clave.
Los investigadores, en efecto, sugerían que los efectos de la Mecánica Cuántica pueden evitar que el Universo colapse y se destruya a sí mismo en un "Big Crunch", el momento final de un periodo de contracción. En lugar de eso, el Universo sufriría una transición, y pasaría de un estado de contracción a otro de expansión sin necesidad de colapsar por completo.
En palabras de Steffen Gielen, "la Mecánica Cuántica nos salva cuando las cosas se rompen. Evita que los electrones se precipiten sobre los núcleos y destruyan los átomos, y tal vez hizo lo mismo en el Universo primitivo, evitando comienzos y finales violentos como son el Big Bang y el Big Crunch".
ABC.es
4 de Julio de 2017
