¿Un hiper agujero negro engendró nuestro universo?

Teóricos proponen que el Big Bang fue un espejismo del colapso de una estrella de dimensiones superiores

Podría ser el momento para ofrecerle un adiós al Big Bang. Un grupo de cosmólogos especula ahora que el universo se formó a partir de los escombros expulsados cuando una estrella de cuatro dimensiones colapsó en un agujero negro; un escenario que podría ayudar a explicar por qué el universo parece ser tan uniforme en todas las direcciones.

El modelo estándar del Big Bang nos dice que el universo explotó desde un punto infinitamente denso, o singularidad. Pero nadie sabe lo que habría provocado esta explosión: las leyes conocidas de la física no pueden decirnos lo que pasó en ese momento.


El horizonte de sucesos de un agujero negro —el punto de no retorno para cualquier cosa que cae en él— es una superficie esférica. En un universo de dimensiones superiores, un agujero negro podría tener un horizonte de sucesos en tres dimensiones, lo que podría generar un universo completamente nuevo al formarse

«Por lo que sabemos todos los físicos, podrían haber llegado volando dragones desde la singularidad», dice Niayesh Afshordi, astrofísico en el Instituto Perimeter de Física Teórica en Waterloo, Canadá.

También es difícil explicar cómo un violento Big Bang habría dejado un universo con una temperatura casi uniforme, ya que no parece haber habido bastante tiempo desde el nacimiento del cosmos como que haya alcanzado el equilibrio térmico.

Para la mayoría de los cosmólogos, la explicación más plausible de la uniformidad es que, poco después del comienzo de los tiempos, alguna forma desconocida de energía hizo que el joven universo se inflase a un ritmo más rápido que la velocidad de la luz. De esta manera, un pequeño parche con temperatura más o menos uniforme se habría extendido para convertirse en el vasto cosmos que vemos hoy. Pero Afshordi señala que «el Big Bang ran tan caótico que no es claro que hubiese existido incluso una pequeña mancha homogénea de inflación para empezar a trabajar».

En la membrana

En un artículo publicado la semana pasada en el servidor arXiv, Afshordi y sus colegas pusieron su atención en una propuesta realizada en el 2000 por un equipo que incluye a Gia Dvali, físico ahora en la Universidad Ludwig Maximilians en Munich, Alemania. En ese modelo, nuestro universo tridimensional (3D) es una brana, o membrana, que flota a través de un ‘universo mayor’ que tiene cuatro dimensiones espaciales.

El equipo de Ashfordi se dio cuenta de que si el universo mayor contenía sus propias estrellas de cuatro dimensiones (4D), algunas de ellas podrían colapsar, formando agujeros negros 4D de la misma manera que lo hacen las estrellas masivas en nuestro Universo: explotan como supernovas, expulsan violentamente sus capas exteriores, mientras que sus capas internas colapsan en un agujero negro.

En nuestro universo, un agujero negro está limitado por una superficie esférica llamada horizonte de sucesos. Mientras que en el espacio tridimensional ordinario se necesita un objeto de dos dimensiones (una superficie) para crear un límite dentro de un agujero negro, en el universo mayor del horizonte de sucesos de un agujero negro 4D sería un objeto 3D: una forma llamada hiperesfera. Cuando el equipo de Afshordi modeló la muerte de una estrella 4D, se encontraron con que el material eyectado formaría una brana 3D rodeando ese horizonte de eventos 3D, que se expandía poco a poco.

Los autores postulan que el Universo 3D en el que vivimos puede ser justo como una brana, y que nosotros detectamos el crecimiento de la membrana como una expansión cósmica. «Los astrónomos midieron la expansión y extrapolaron hacia el pasado que el Universo debe haber comenzado con un Big Bang… pero eso es sólo un espejismo», dice Afshordi.

Discrepancia en el modelo

El modelo también explica en forma natural la uniformidad de nuestro universo. Debido a que el universo mayor 4D podría haber existido por un tiempo infinitamente largo en el pasado, habría habido un tiempo para que las diferentes partes del universo mayor 4D llegasen a un equilibrio, que nuestro Universo 3D habría heredado.

La imagen tiene algunos problemas, sin embargo. A principios de este año, el observatorio espacial Planck de la Agencia Espacial Europea dio a conocer datos que mapean las ligeras fluctuaciones de temperatura en el fondo cósmico de microondas… la radiación reliquia que contiene huellas de los primeros momentos del Universo. Los patrones observados coinciden las predicciones hechas por el modelo estándar del Big Bang y de la inflación, pero el modelo de agujero negro se desvía de las observaciones del Planck en un 4%. Con la esperanza de resolver la discrepancia, Afshordi dice que ahora está refinando su modelo.

A pesar de esta falta de coincidencia, Dvali alaba la ingeniosa manera en que el equipo descartó el modelo del Big Bang. «La singularidad es el problema más importante en la cosmología y han reescrito la historia de modo que nunca la encontramos», dice. Considerando que los resultados del Planck «demuestran que la inflación es correcta», dejan abierta la cuestión de cómo se produjo la inflación, añade Dvali. El estudio podría ayudar a mostrar cómo la inflación fue provocada por el movimiento del Universo a través de una realidad de dimensiones superiores, dice.

Nature doi: 10.1038/nature.2013.13743

Fuente: Nature. Aportado por Eduardo J. Carletti

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