La teoría del Big Bang es la explicación más conocida y aceptada del comienzo y la evolución del universo. pero difícilmente es un consenso entre los científicos.

El físico brasileño Juliano Cesar Silva Neves forma parte de un grupo de investigadores que se atreven a imaginar un origen diferente. En un estudio publicado recientemente en la revista Relatividad general y gravitación , Neves sugiere la eliminación de un aspecto clave del modelo cosmológico estándar:la necesidad de una singularidad espacio-temporal conocida como Big Bang.

Al plantear esta posibilidad, Neves desafía la idea de que el tiempo tuvo un comienzo y reintroduce la posibilidad de que la expansión actual fuera precedida por una contracción. "Creo que el Big Bang nunca sucedió, "dijo el físico, quien se desempeña como investigador en Matemáticas de la Universidad de Campinas, Instituto de Estadística y Computación Científica (IMECC-UNICAMP) en el estado de Sao Paulo, Brasil.

Para Neves, la etapa de expansión rápida del espacio-tiempo no excluye la posibilidad de una fase previa de contracción. Es más, es posible que el paso de la contracción a la expansión no haya destruido todos los vestigios de la fase anterior.

El artículo, que refleja el trabajo desarrollado en el marco del Proyecto Temático "Física y geometría del espacio-tiempo, "considera las soluciones a las ecuaciones de la relatividad general que describen la geometría del cosmos y luego propone la introducción de un" factor de escala "que hace que la velocidad a la que se expande el universo dependa no sólo del tiempo sino también de la escala cosmológica.

"Para medir la velocidad a la que el universo se expande con la cosmología estándar en la que hay un Big Bang, se utiliza una función matemática que depende solo del tiempo cosmológico, "dijo Neves, quien elaboró ​​la idea con el profesor Alberto Vazques Saa de IMECC-UNICAMP.

Con el factor de escala, el Big Bang en sí, una singularidad cosmológica, deja de ser una condición necesaria para que el cosmos comience la expansión universal. Un concepto de las matemáticas que expresa indefinición, El término "singularidad" fue utilizado por los cosmólogos para caracterizar el estado cosmológico primordial que existía hace 13.800 millones de años. cuando toda la materia y la energía se comprimieron en un estado de densidad y temperatura infinitas, donde las leyes tradicionales de la física ya no se aplican.

La teoría del Big Bang tiene sus orígenes a finales de la década de 1920 cuando el astrónomo estadounidense Edwin Hubble descubrió que casi todas las galaxias se alejan unas de otras a velocidades cada vez más rápidas.

Desde la década de 1940 en adelante, Los científicos, guiados por la teoría de la relatividad general de Einstein, construyeron un modelo detallado de la evolución del universo desde el Big Bang. El modelo podría conducir a tres posibles resultados:la expansión infinita del universo a velocidades cada vez mayores; el estancamiento de la expansión de forma permanente; o un proceso inverso de retracción causado por la atracción gravitacional ejercida por la masa del universo, conocido como el Big Crunch.

"La eliminación de la singularidad o Big Bang devuelve el universo que rebota a la etapa teórica de la cosmología. La ausencia de una singularidad al comienzo del espacio-tiempo abre la posibilidad de que los vestigios de una fase de contracción previa hayan resistido el cambio de fase y aún puedan estar con nosotros en la continua expansión del universo, "Dijo Neves.

Neves conceptualiza que la "cosmología rebotante" se basa en la hipótesis de que el Big Crunch daría paso a una sucesión eterna de universos, crear condiciones extremas de densidad y temperatura para instigar una nueva inversión en el proceso, dando paso a la expansión en otro rebote.

Vestigios de contracción

Los agujeros negros son el punto de partida de las investigaciones de Neves sobre un "universo rebotante" teórico.

"Quién sabe, puede haber restos de agujeros negros en la expansión en curso que datan de la fase de contracción anterior y pasaron intactos a través del cuello de botella del rebote, " él dijo.

Consiste en el núcleo implosionado que queda después de que explota una estrella gigante, Los agujeros negros son una especie de objeto cósmico cuyo núcleo se contrae para formar una singularidad, un punto con densidad infinita y la atracción gravitacional más fuerte que se sabe que existe. Nada se escapa de ella, ni siquiera luz.

Según Neves, un agujero negro no se define por la singularidad, sino más bien por un horizonte de eventos, una membrana que indica el punto de no retorno del que nada escapa al inexorable destino de ser tragado y destruido por la singularidad.

"Fuera del horizonte de sucesos de un agujero negro regular, no hay cambios importantes, pero por dentro los cambios están profundamente arraigados. Hay un espacio-tiempo diferente que evita la formación de una singularidad ".

El factor de escala formulado por Neves y Saa se inspiró en el físico estadounidense James Bardeen. En 1968, Berdeen utilizó un truco matemático para modificar la solución de las ecuaciones de relatividad general que describen los agujeros negros.

El truco consistía en pensar en la masa de un agujero negro no como una constante, como había sido el caso anteriormente, pero como una función que depende de la distancia al centro del agujero negro. Con este cambio un agujero negro diferente, denominado un agujero negro regular, surgió de la solución a las ecuaciones. "Se permiten agujeros negros regulares, ya que no violan la relatividad general. El concepto no es nuevo y se ha revisado con frecuencia en las últimas décadas. "dijo Neves.

Dado que la inserción de un truco matemático en las ecuaciones de la relatividad general podría evitar la formación de singularidades en los agujeros negros regulares, Neves consideró crear un artificio similar para eliminar la singularidad en un rebote regular.

En la ciencia moderna, una teoría no tiene valor si no se puede verificar, por muy hermosa e inspiradora que sea. ¿Cómo se prueba la hipótesis de un Big Bang que no comenzó con una singularidad? "Al buscar rastros de los eventos en una fase de contracción que pueden haber permanecido en la fase de expansión en curso. Los candidatos incluyen restos de agujeros negros de una fase anterior de contracción universal que pueden haber sobrevivido al rebote, "Dijo Neves.