Nuestro universo podría rebotar eternamente (y aún así tuvo que tener un comienzo)

Si bien, en términos cósmicos, las escalas de tiempo son demasiado grandes para que podamos concebirlas adecuadamente, un nuevo estudio plantea que, incluso si el universo es cíclico, sino que colapsa y se reinicia una y otra vez en un proceso eterno, sigue manteniendo limitaciones importantes.

Teoría sobre los orígenes del universo

El Big Bang no es consistente con algunos aspectos de la relatividad general, la famosa teoría de Einstein que explica cómo interactúan la materia y la energía. De acuerdo con la teoría del Big Bang, el universo inicialmente se expandió desde un punto pequeño y estático por razones que aún no se comprenden. Según la teoría del Gran Rebote, el universo actual resultó del colapso de un universo anterior.

Así, la teoría del Big Bounce o Gran Rebote, aunque no es ampliamente aceptada sí está teorizada por algunos cosmólogos en la que nuestro universo podría ser solo uno en una larga serie de nacimientos, muertes y renacimientos sin principio ni fin, dentro de ese rebote eterno. En la hipótesis del Gran Rebote, un universo que colapsa se recuperaría antes de llegar a un momento tan rompedor como una singularidad. De hecho, si el universo tuviera una alta entropía en el Big Bang, no podría existir como lo conocemos.

"Los científicos han propuesto universos que rebotan para hacer que el universo sea infinito en el pasado, pero lo que mostramos es que uno de los tipos más nuevos de estos modelos no funciona", dijo el físico Will Kinney de la Universidad de Buffalo y coautor del estudio que publica la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. "En este nuevo tipo de modelo, que aborda problemas de entropía, incluso si el universo tiene ciclos, todavía tiene que tener un comienzo".

Esta teoría introduce un nuevo problema (o más bien, vuelve a uno antiguo) al introducir un modelo cíclico que resuelve antiguos problemas de entropía: los universos cíclicos deben comenzar en algún momento.

“Hay muchas razones para tener curiosidad sobre el universo primitivo, pero creo que mi favorita es la tendencia humana natural de querer saber qué vino antes”, comentan los autores. “En todas las culturas e historias, los humanos han contado historias de creación, sobre el principio. Siempre queremos saber de dónde venimos”.

"Desafortunadamente, se sabe desde hace casi 100 años que estos modelos cíclicos no funcionan porque el desorden o la entropía se acumula en el universo con el tiempo, por lo que cada ciclo es diferente del anterior. No es realmente cíclico", dice Kinney. "En pocas palabras, mostramos que al resolver el problema de la entropía, se crea una situación en la que el universo tuvo que tener un comienzo. Nuestra prueba muestra en general que cualquier modelo cíclico que elimine la entropía por expansión debe tener un comienzo."

"Nuestra prueba no se aplica al modelo cíclico propuesto por Roger Penrose, en el que el universo se expande infinitamente en cada ciclo. Estamos trabajando en eso", concluyen. . Según su versión de un universo repetitivo, cada ciclo se expande infinitamente sin período de contracción. Eso es algo bastante complejo, y requerirá más análisis.

"La idea de que hubo un punto en el tiempo antes del cual no había nada, no había tiempo, nos molesta, y queremos saber qué hubo antes de eso, incluidos los científicos. Pero por lo que sabemos, en los modelos que abordan la entropía, debe haber un 'comienzo'. Hay un punto para el que no hay respuesta a la pregunta, '¿Qué vino antes de eso?'".

Referencia: William H. Kinney et al, Cyclic cosmology and geodesic completeness, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2022). DOI: 10.1088/1475-7516/2022/06/011