La cosmología de la no expansión busca derrocar la teoría del Big Bang - principal


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Según una nueva cosmología, un universo estático explicaría mejor que el Big Bang las propiedades del cosmos y evita los persistentes problemas de la materia oscura y la energía oscura

La idea de que el universo empezó con un suceso llamado Big Bang, hace unos 13.000 millones años, tiene un lugar especial en la ciencia y en nuestra sociedad. Nos gusta la idea de un principio.

Y la evidencia es convincente. Las galaxias distantes parecen alejarse de nosotros a gran velocidad, que es exactamente lo que se esperaría si realmente se crearon en una gran explosión hace muchos miles de millones de años. Además, este tipo de suceso habría dejado un eco, exactamente como el que podemos ver en el fondo de microondas cósmico.

El Big Bang se ve como una explicación tan elegante que estamos dispuestos a pasar por alto las una o dos anomalías que no ajustan bien, como es el hecho de que las galaxias distantes no están moviéndose suficientemente rápido como para estar donde están ahora desde el Big Bang, un problema por el que se inventó la inflación para explicarlo. Luego están los problemas de la materia y la energía oscura, que todavía carecen de explicación.

Así que la pregunta parece legítima aunque algo incómoda, ¿existe una hipótesis alterna que pueda explicar las observaciones? Nosotros buscamos una y resulta que David Crawford, de la Universidad de Sydney, en Australia, nos aporta una nueva hipótesis. Él dice que esto se puede explicar con un modelo de universo estático en el que el espacio-tiempo es curvo. Dice que explica la mayoría de las principales características de nuestro universo sin necesidad de materia o energía oscura. Tampoco hay necesidad de la inflación en un universo estático.

Por supuesto, él también tiene que asumir una o dos nuevas cosas, pero sostiene éstas no son más difíciles de tragar que algo como la inflación que tuvimos que aceptar en el modelo del Big Bang. Su idea principal, que lleva defendiendo desde hace un par de años, es que el corrimiento al rojo que se asocia a las galaxias lejanas es a causa de la interacción de los fotones con otros fotones de baja energía en el espacio curvo, una idea conocida como modelo de luz “cansada” (o “fatigada”).

Para que se pueda dar un efecto así, el espacio tendría que estar lleno de un plasma de alta temperatura que podría ser fácilmente identificable por la luz que emite. Crawford dice que la radiación de fondo de rayos X que se observa que está entre 10 y 300 keV podría ser una indicación de este plasma. El fondo cósmico de microondas, dice, también se puede explicar de este modo: es a causa de electrones de alta energía de este plasma que interactúan con los fotones que pasan por él.

Los datos de corrimiento hacia el rojo se utilizan también para inferir el ritmo de rotación de las galaxias. Estas parecen estar girando tan rápido que sus partes deberían salir despedidas, por eso los astrónomos han teorizado que deben contener enormes cantidades de materia oscura para proporcionar el tirón gravitatorio que las mantenga juntas. Crawfrod dice que este problema se elimina si el efecto de corrimiento al rojo no proviene del movimiento de las galaxias, sino por el efecto del nuevo plasma en el espacio curvo entre nosotros y lo observado. Un tipo similar de razonamiento elimina la necesidad de la energía oscura.

Y Crawford dice que que su modelo explica al menos una cosa que tiene a los cosmólogos convencionales rascándose la cabeza: la extraña desaceleración de la nave espacial Pioneer en el borde del Sistema Solar. Esto, dice él, es causado por la interacción entre la nave, el plasma cósmico y polvo interplanetario, que debe ser un poco más denso que las estimaciones actuales.

Ciertamente, Crawford ha pensado con cuidado sus ideas y éstas están plenas de presentación de evidencias. Aquí sólo presentamos algunas. Él dice que el corrimiento al rojo por curvatura se puede comprobar en el laboratorio, aunque el documento no da muchos detalles.

Por cierto, es un esfuerzo inusual y encomiable. Y una más entre la cantidad creciente de nuevas ideas que nos dice que el Big Bang es una idea que ha ido demasiado lejos. Un modelo aún más extraño fue presentado hace unas pocas semanas (ver a continuación).

Pero abandonar la teoría del Big Bang es algo difícil para la mayoría de los cosmólogos, lo que significa que Crawford espera recibir palos por sus ideas. Observar cómo atacan su modelo será algo interesante.

El Big Bang abandonado en un nuevo modelo del Universo

Presentamos ahora la teoría del científico taiwanés Wun-Yi Shu.

Una nueva cosmología explica con éxito la expansión acelerada del universo sin energía oscura; pero sólo si el universo no tuvo un inicio ni tendrá un final. Como uno de los pocos eventos astrofísico que es familiar a la mayor parte de la gente, el Big Bang tiene un lugar especial en nuestra cultura. Y aunque existe un consenso científico de que es la mejor explicación para el origen del universo, el debate está lejos de cerrarse. No obstante, es difícil encontrar modelos alternativos del universo sin un inicio que sean verdaderamente sólidos.

Esto podía cambiar ahora con el fascinante trabajo de Wun-Yi Shu de la Universidad Nacional Tsing Hua en Taiwan. Shu ha desarrollado una innovadora nueva descripción del universo en la que los papeles de espacio, tiempo y masa se relacionan en un nuevo tipo de relatividad.

La idea de Shu es que el espacio y el tiempo no son entidades independientes, sino que pueden convertirse la una en la otra. En su formulación de la geometría del espacio-tiempo, la velocidad de la luz es, simplemente, el factor de conversión entre ambas. De forma similar, la masa y la longitud son intercambiables en una relación en la que el factor de conversión depende tanto de la constante gravitatoria ‘g’ como de la velocidad de la luz, y ninguna de las dos tiene por qué ser constante.

Por esto, conforme el universo se expande, masa y tiempo se convierten en longitud y espacio, y al contrario cuando se contrae.

Este universo no tiene inicio ni fin, simplemente alterna periodos de expansión y contracción. De hecho, Shu demuestra que las singularidades no pueden existir en este cosmos.

Es fácil descartar la idea como otro modelo divertido y poco realista soñado por uno de esos cosmólogos chiflados. Hasta que se observan las predicciones que realiza. Durante un periodo de expansión, un observador de este universo vería un extraño tipo de cambio en el desplazamiento al rojo de objetos brillantes tales como supernovas de Tipo Ia, como una aceleración que las aleja. Resulta, dice Shu, que sus datos encajan perfectamente con las observaciones realizadas por los astrónomos en la Tierra.

Este tipo de aceleración es una característica común del universo de Shu.

Esto es un claro contraste con los distintos modelos del universo basados en el Big Bang. Desde que se descubrió la expansión acelerada del universo, los cosmólogos han estado haciendo preocupantes contorsiones con las leyes de la física para que sus modelos funcionen.

La idea que más comúnmente se debate es que el universo está repleto de una energía oscura que impulsa al universo a expandirse a una velocidad acelerada. Para que este modelo funcione, la energía oscura deber ser el 75 por ciento de toda la masa-energía del universo y debe se incrementar a un ritmo fantástico.

Pero hay un alto precio a pagar por esta idea: la ley de la conservación de la energía. La vergonzosa verdad es que los cosmólogos de todo el mundo han barrido convenientemente bajo la alfombra una de las leyes fundamentales de la física en un intento de cuadrar este círculo. Esto pone a las ideas de Shu en una perspectiva distinta. No hay necesidad de abandonar la conservación de la energía para hacer que funcione su teoría.

Esto no significa que la teoría de Shu sea perfecta. Está lejos de ello. Uno de los principales problemas a los que se enfrenta es explicar la existencia del fondo de microondas cósmico, algo que muchos astrofísicos creen que es la evidencia más sólida de que el Big Bang realmente tuvo lugar. El CMB, dicen, es el eco del Big bang.

Cómo podría surgir en la cosmología de Shu aún no está claro, pero es de imaginar que él está trabajando en ello.

Incluso si encuentra una forma, será necesario un poco cómodo replanteamiento antes de que sus ideas logren aceptación. Su aproximación puede explicar bien las observaciones en supernovas de Tipo Ia sin abandonar la conservación de la energía, pero nos pide que abandonemos la idea del Big Bang, la constancia de la velocidad de la luz y aceptar un vasto conjunto nuevo de potenciales fenómenos relacionados con las relaciones intercambiables entre masa, espacio y tiempo.

Acertado o equivocado, este es un cambio que muchos encontrarán difícil de aceptar. Esperemos que Shu se aferre a sus armas, aunque sólo sea por el amor al debate a la vieja usanza.

Referencia de publicación: arxiv.org/abs/1007.1750: Cosmological Models with No Big Bang

Fuente: Technology Review. Aportado por Eduardo J. Carletti

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