¿Podría el universo colapsar en una singularidad? Un nuevo estudio explica cómo.
¿ha existido el universo para siempre? Si es así, tal vez ha estado rebotando hacia adelante y hacia atrás en un ciclo interminable de big bangs en el que toda la materia burbujea de una singularidad, seguido de grandes abdominales, en el que todo se absorbe de nuevo para formar ese punto denso desde el que el universo nace de nuevo. Y el ciclo continúa una y otra y otra vez.,
La Matemática de esas teorías, sin embargo, nunca ha funcionado realmente de una manera que pudiera decirnos si nuestro universo es cíclico o tiene un principio y un fin. Pero recientemente, un equipo de teóricos ha invocado los poderes de la llamada teoría de cuerdas para resolver algunos enigmas fundamentales del universo temprano. El resultado podría darnos el impulso teórico necesario para construir un universo desde cero, y por lo tanto prestar apoyo a un universo que se repite.,
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pintando la imagen
si quieres construir tu propio modelo teórico privado del universo, adelante. Nadie te impedirá hacer tu propia cosmología. Pero si quieres jugar el juego del universo, tienes que jugar según sus reglas. Eso significa que no importa lo que contenga tu modelo del cosmos, tienes que confrontar alguna fría y dura evidencia observacional.,
por ejemplo, sabemos que vivimos en un universo en expansión, en el que las galaxias y las estrellas vuelan lejos de nosotros a una velocidad cada vez mayor. Los científicos pueden decir que mediante el uso de diferentes tipos de técnicas para calcular la velocidad de las galaxias a diferentes distancias de nosotros se están alejando. También tenemos fotos del universo bebé, cuando tenía solo 380.000 años (y realmente quiero decir «bebé», ya que el universo tiene actualmente 13,8 mil millones de años).,
dentro de esa imagen de bebé, vemos patrones interesantes: pequeñas manchas y manchas que revelan la existencia de ligeras diferencias de temperatura y presión en ese joven universo.
podemos explicar todas estas observaciones (y más) con lo que se llama cosmología Big Bang, más una idea adicional conocida como inflación, que es un proceso que creemos que ocurrió cuando el universo tenía menos de un segundo de edad., Durante ese proceso (que a su vez duró la astilla más pequeña de un segundo), el universo se hizo mucho, mucho más grande, tomando diferencias cuánticas y haciéndolas más grandes en el proceso. Esas diferencias eventualmente crecieron, ya que los parches ligeramente más densos tenían una gravedad ligeramente más fuerte, haciéndolos más grandes. Con el tiempo, esas diferencias se hicieron lo suficientemente grandes como para imprimirse como manchas en la imagen del bebé del universo (y miles de millones de años después, cosas como estrellas y galaxias, pero esa es una historia separada).,
Rey del universo primitivo
¿cansado de la teoría del Big Bang y quieres tu propia versión de la cosmología? Está bien, pero tendrás que explicar cosas como la expansión del universo y las manchas en la imagen del bebé del cosmos. En otras palabras, tienes que hacer un mejor trabajo para explicar el universo que la inflación.
Esto parece fácil, pero no lo es., Las diferencias de presión, densidad y temperatura en los primeros años del universo han acosado a muchas cosmologías alternativas, incluida una de las ideas más populares de let’s-go-bigger-than-the-big-bang, conocida como (¿estás listo para esto), Universo Ekpirótico. La palabra ekpirótica proviene del griego para la palabra «conflagración», que se refiere a una antigua idea filosófica de un universo que se repite constantemente.
en el escenario Ekpirótico, el universo repeats se repite constantemente., Bajo esa perspectiva, actualmente estamos en una fase de «explosión», que eventualmente (de alguna manera) disminuirá la velocidad, se detendrá, revertirá y retrocederá a temperaturas y presiones increíblemente altas. Entonces, el universo (de alguna manera) se recuperará y se volverá a encender en una nueva fase del big bang.
el problema es que es difícil replicar las manchas y manchas en la imagen del bebé del universo en un universo Ekpirótico., Cuando intentamos juntar alguna física vaga para explicar el ciclo crunch-bounce-bang (y enfatizo «vaga» aquí, porque estos procesos involucran energías y escalas que ni siquiera estamos cerca de entender con la física conocida), todo simplemente sale demasiado smooth suave. Sin baches. No te muevas. Sin manchas. Sin diferencias de temperatura, presión o densidad.
y eso no solo significa que las teorías no coinciden con las observaciones del universo temprano. Significa que estas cosmologías no conducen a un universo lleno de galaxias, estrellas o incluso personas.,
así que eso es una especie de fastidio.
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El S-brane salva el día
El nombre del juego en los últimos años de Ekpyrotic teorías para tratar de coincidir con las mismas observaciones que la inflación hace. En el último intento de superar este obstáculo y hacer que las cosmologías Ekpiróticas al menos sean algo respetables, un equipo de investigadores invoca nada menos que la s-brana.
derecha. S-branes. Así que has oído hablar de la teoría de cuerdas, ¿verdad?, Ese es el universo de la física fundamental donde cada partícula es realmente una cuerda diminuta y vibrante. Pero hace unos años, los teóricos se dieron cuenta de que las cuerdas no tienen que ser unidimensionales. ¿Y el nombre que le dan a una cadena multidimensional? Una brana.
en cuanto a la parte «S»? Bueno, la mayoría de las branas en la teoría de cuerdas pueden vagar libremente a través del espacio y el tiempo, pero la hipotética s-brana puede existir solo en un instante en el tiempo, bajo condiciones muy especiales.,
en este nuevo escenario Ekpirótico, cuando el universo estaba en su configuración más pequeña y densa posible, apareció una s-brana, desencadenando la re-expansión de un cosmos lleno de materia y radiación (un big bang) y con pequeñas variaciones de temperatura y presión (dando lugar a las conocidas manchas en las imágenes de bebé del universo). Eso es lo que proponen tres físicos en un nuevo artículo publicado en línea en julio al servidor de preprints arXiv, lo que significa que el artículo aún no ha sido revisado por pares.
¿es correcta esta idea? Quién sabe., La teoría de cuerdas está en un hielo teórico delgado recientemente, ya que los experimentos como los del Gran Colisionador de Hadrones no han encontrado ningún indicio de una teoría conocida como supersimetría, que es un fundamento crítico de la teoría de cuerdas . Y el concepto de S-branas es en sí mismo una idea controvertida dentro de la comunidad de la teoría de cuerdas, ya que no se sabe exactamente si a las branas se les permitiría existir solo en un momento en el tiempo.,
también está el hecho de que no solo el universo como lo conocemos se está expandiendo, sino que está acelerando en su expansión, sin ningún signo de que se esté desacelerando (y mucho menos colapsando) en el corto plazo. Averiguar qué podría hacer que frene y revierta el curso, entonces, es complicado.
aún así, vale la pena explorar ideas Ekpiróticas (y otras), porque los primeros momentos del universo proporcionan algunas de las preguntas más desconcertantes y desafiantes para la física moderna.
Paul M., Sutter es Astrofísica en SUNY Stony Brook y el Instituto Flatiron, presentadora de Ask A Spaceman Y Space Radio, y autora de Your Place in the Universe.
publicado originalmente en Live Science.
