La audaz teoría de un «antiuniverso» donde el tiempo corre hacia atrás (y cómo resuelve varios enigmas del cosmos).

Pero, ¿qué pasa si éste universo es solo el gemelo de otro universo que se formó al mismo tiempo en ese punto y se ha ido expandiendo en la dirección opuesta?

Esa es la audaz propuesta que recientemente publicó un grupo de cosmólogos del Instituto Perimetral de Física Teórica en Canadá.

Y van más allá.

En ese antiuniverso que proponen, como avanza en dirección opuesta al nuestro, el tiempo también corre en el sentido contrario.

Esta hipótesis, por compleja que parezca, es un intento de sus autores de explicar de forma más sencilla y «económica», varios misterios del cosmos, entre ellos la enigmática materia oscura.

PERIMETER INSTITUTE. Ese gráfico ilustra el modelo del universo y su imagen espejo que surge a partir del Big Bang.

Al otro lado del espejo

Hay dos conceptos clave para entender la idea de un antiuniverso.

El primero tiene que ver con el Modelo Estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales de las que está hecho el universo y las fuerzas que las hacen interactuar entre ellas.

Según el Modelo Estándar, siempre que surge una partícula de materia, surge también su contraparte de antimateria, una partícula idéntica pero con distinta carga.

Eso quiere decir que durante el Big Bang se produjo la misma cantidad de materia y antimateria.

Y el segundo concepto es el de simetría.

En cosmología, este principio indica que cualquier proceso físico se mantiene igual incluso si el tiempo corre hacia atrás, si se invierte el espacio, o si las partículas se reemplazan por antipartículas.

GETTY IMAGES. Con base en esos dos principios, la analogía que podría hacerse es que, así como existe un universo, se podría esperar que exista un anti universo simétrico al que conocemos.

Simetría

En un reciente estudio del Instituto Perimetral de Física Teórica, los autores analizaron un tipo de simetría llamada CPT, las iniciales de carga, paridad y tiempo.

Esa simetría indica que si se invierten las cargas, la imagen y el tiempo de una interacción de partículas, esa interacción se comportará de la misma manera.

Entonces, esa simetría que aplica a las partículas, según los autores del estudio, también podría aplicarse al universo como un todo, con lo cual se abre la posibilidad de un universo simétrico.

«El universo en su conjunto es simétrico CPT», escriben los autores en su investigación.

Bajo esa premisa, el Big Bang es un punto de partida en el que origina el universo y su imagen espejo.

«Sugerimos que el universo antes del Big Bang es el ‘antiverso’ del universo después del Big Bang», dicen los autores.

Espejo

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY

¿Cómo es ese antiuniverso?

Latham Boyle, uno de los coautores del estudio, advierte que no tiene certezas sobre la hipótesis del antiuniverso y que sus propuestas deberán ser comprobadas experimentalmente.

Pero cree que sus cálculos le dan algunas pistas.

«Hasta el momento, creemos que el antiverso es una genuina imagen espejo reflejada en el tiempo, con partículas y antipartículas intercambiadas», dice Boyle en conversación con BBC Mundo.

Según esa visión, ese antiverso no es un universo independiente, sino un mero reflejo de nuestro universo.

«Tenemos un ‘anti yo’ en el otro universo, pero no es independiente», dice Boyle.

«Si decides desayunar huevos, tu versión del antiverso no puede elegir desayunar tocineta».

«Si desayunas huevos, él tendrá que desayunar antihuevos».

Reflejo

FUENTE DE LA IMAGEN -GETTY.¿Vivimos en el universo o en el antiverso?.¿Y qué pasa con el tiempo en el antiverso?

Según la propuesta de Boyle y sus colegas, el Big Bang es como un espejo que no solo invierte la imagen, sino también la dirección del tiempo.

En ambos lados del universo el tiempo avanza alejándose del Big Bang, solamente que en un lado la flecha del tiempo va hacia la derecha, y en el otro va hacia la izquierda.

«Cada lado del universo cree que es perfectamente normal», dice Boyle. «Ambos creen que su tiempo está avanzando hacia adelante».

«Desde nuestra perspectiva, en el antiverso el tiempo avanza hacia atrás, pero para ellos somos nosotros los que vamos al revés».

Esa idea de Boyle encierra otra posibilidad alucinante: quizás seamos nosotros quienes estemos en el antiuniverso y no lo sepamos.

Y otra pregunta que quizás te estás haciendo: ¿es posible viajar a ese antiuniverso?

«No podemos cruzar al otro lado del espejo», dice Boyle. «Para eso tendría que ser posible viajar al pasado».

Es decir, habría que viajar a través del espacio-tiempo, cruzar la singularidad del Big Bang y salir al otro lado.

Tiempo

FUENTE DE LA IMAGEN -GETTY IMAGES

Soluciones minimalistas

Pero más allá de estas ideas que parecen ciencia ficción, el trabajo de Boyle y sus colegas también propone soluciones a problemas más prácticos de la física y la cosmología.

Su propuesta ofrece visiones desafiantes sobre tres conceptos fundamentales de la cosmología: la materia oscura, la inflación después del Big Bang y las ondas gravitacionales.

La materia oscura es un misterioso ingrediente que compone el 25% del universo, pero hasta ahora nadie ha podido observar qué es o de qué está hecho.

La materia oscura, sin embargo, sí que se puede notar por la influencia gravitacional que ejerce sobre el cosmos.

Durante años, los científicos han propuesto varias teorías para explicar qué es la materia oscura, pero aún nadie tiene una respuesta convincente.

Algunas de las posibles respuestas sostienen que la materia oscura está hecha de una partícula que aún no conocemos, es decir, que está por fuera del Modelo Estándar.

El estudio de Boyle, sin embargo, ofrece una repuesta «más económica» al enigma de la materia oscura.

Modelo Estándar

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY. El Modelo Estándar describe las partículas fundamentales de las que está hecho el universo.

Su propuesta es que para explicar la materia oscura no es necesario imaginarse nuevas partículas.

En cambio, Boyle considera que la respuesta puede ser que la materia oscura esté hecha de «neutrinos diestros», una variedad de los neutrinos, un tipo de partículas que sí son parte del Modelo Estándar.

Aún no se ha comprobado que existan los «neutrinos diestros», pero según Boyle, muchos científicos concuerdan en que pueden ser parte del Modelo Estándar.

De esa manera, Boyle se ahorra el esfuerzo de especular con nuevas partículas y encuentra la respuesta en las leyes de la física que ya conocemos.

Hasta ahora, los neutrinos que se conocen son «zurdos», en referencia a la dirección en la que giran.

Pero en un universo simétrico, se esperaría que también existiera un neutrino diestro, es decir, un antineutrino, según indica el astrofísico Paul Sutter, en un artículo del portal Live Science en el que reseña el estudio de Boyle.

Estos neutrinos diestros serían mayormente invisibles y solo se podría detectar su presencia a través de la gravedad.

Materia oscura

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY. La materia oscura forma gran parte del universo, pero nadie sabe de qué está hecha.

«Una partícula invisible que inunda el universo y solo interactúa a través de la gravedad se parece mucho a la materia oscura», explica Sutter.

Joseph Formaggio, físico que investiga el rol de los neutrinos en la cosmología, dice que le parece interesante la propuesta de Boyle para explicar la materia oscura.

«Me gusta su modelo minimalista», dice a BBC Mundo Formaggio, quien no estuvo involucrado en la investigación.

«Usualmente en física de partículas se pueden explicar muchos fenómenos introduciendo nuevas partículas, interacciones y campos, con lo cual es fácil perderse».

«Pero esta investigación tiene otro enfoque, no añaden nada más allá de lo que ya hemos observado», concluye Formaggio, quien dirige la División de Física Experimental Nuclear y de Partículas en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Formaggio se refiere a que la idea de los neutrinos diestros es muy común, aunque no se sepa si existen.

«Son una partícula nueva, en pero en realidad no lo son», dice entre risas.

Ondas gravitacionales

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY  IMAGES. Las ondas gravitacionales viajan por el espacio-tiempo como las ondas en un lago.

Ni inflación, ni ondas gravitacionales

Finalmente, el estudio cuestiona la existencia de la inflación cosmológica y las ondas gravitacionales primordiales.

El modelo de Boyle cuestiona que tras el Big Bang haya ocurrido un periodo en el que el universo se expandió rápidamente, un concepto conocido como inflación.

Esa inflación, a su vez, pudo haber creado unas ondas gravitacionales primordiales, que son ondulaciones que viajan en el tejido del espacio-tiempo, como las ondas que genera una piedra lanzada en un lago.

La propuesta de Boyle sostiene que en vez de inflación, la materia del universo se expandió de manera menos forzada, sin necesidad de una «época inflamatoria».

Entonces, según este modelo, si no hubo inflación, tampoco hubo ondas gravitacionales primordiales.

En 2015 fueron detectadas ondas gravitatorias por primera vez, Boyle, sin embargo, advierte que estas corresponden a eventos muy posteriores al Big Bang, por lo tanto no son ondas gravitacionales primordiales.

Imagen de portada:GETTY IMAGES.La imagen más común que tenemos del Big Bang es que a partir de un punto surgió un universo que se ha ido expandiendo.

FUENTE RESPONSABLE: BBC News Mundo. Por Carlos Serrano. Mayo 2022.

Ciencia/Universo/Espacio exterior/Teoría Antiuniverso

Ponen a prueba teoría de Stephen Hawking sobre los agujeros negros y la materia oscura.

Una reciente investigación intenta comprobar si los agujeros negros se originaron tras el Big Bang y si estos están conformados por materia negra, una sustancia que se encuentra en el espacio y de la que poco se conoce.

Si deseas profundizar en esta entrada; por favor cliquea donde se encuentre escrito en “negrita”. Muchas gracias.

Un modelo alternativo de cómo se formó el Universo propone que los agujeros negros se pudieron crear inmediatamente tras el Big Bang, lo que podría explicar qué es la materia oscura y cómo surgieron los agujeros negros supermasivos, idea sugerida inicialmente por el reconocido científico británico Stephen Hawking y su colega Bernard Carr en la década de 1970.

Una reciente investigación, dada a conocer este viernes (17.12.2021) por la revista especializada The Astrophysical Journal, sugiere que los agujeros negros primordiales, que habrían existido desde el inicio del universo, podrían formar a su vez la materia oscura, que es aún desconocida y de la que solo se conocen algunas propiedades.

La investigación demuestra que, «sin introducir nuevas partículas o nueva física, podemos resolver misterios de la cosmología moderna, desde la naturaleza de la materia oscura hasta el origen de los agujeros negros supermasivos», señaló uno de los autores, Nico Cappelluti, de la Universidad de Miami (Estados Unidos).

El misterio del tamaño de los agujeros negros

En teoría, si la mayoría de los agujeros negros se formaron inmediatamente después del Big Bang, podrían haber empezado a fusionarse en el Universo primitivo, formando agujeros negros cada vez más masivos con el tiempo.

«Los agujeros negros de distintos tamaños siguen siendo un misterio. No entendemos cómo los de tipo supermasivo han podido crecer tanto en el tiempo relativamente corto desde que existe el Universo», destacó Günther Hasinger, Director científico de la Agencia Espacial Europea (ESA) y también autor del estudio.

En el otro extremo de la escala, también podría haber agujeros negros muy pequeños, como sugieren las observaciones de la misión Gaia de la ESA, y si existen, son demasiado pequeños para haberse formado a partir de estrellas moribundas.

¿Cómo podrían haberse formado el resto de los agujeros negros?

Según este modelo, el Universo estaría lleno de agujeros negros por todas partes y las estrellas comenzarían a formarse alrededor de estos cúmulos de «materia oscura», creando sistemas solares y galaxias a lo largo de miles de millones de años.

Si las primeras estrellas se formaron realmente alrededor de los agujeros negros primordiales, esto significa es estos «existirían antes en el Universo de lo que espera el modelo estándar».

«Los agujeros negros primordiales, si es que existen, bien podrían ser las semillas a partir de las cuales se forman todos los agujeros negros, incluido el que se encuentra en el centro de la Vía Láctea», afirmó otro de los autores, Priyamvada Natarajan, de la Universidad de Yale.

Nuevas tecnologías para saber más sobre el origen.

La misión Euclid de la ESA, que explorará el Universo oscuro con más detalle que nunca, podría desempeñar un papel importante en la búsqueda de agujeros negros primordiales como candidatos a materia oscura.

Además, el nuevo telescopio espacial James Webb, una «máquina del tiempo cósmica» que se remontará a más de 13.000 millones de años, arrojará más luz sobre este misterio.

Si las primeras estrellas y galaxias ya se formaron en la llamada «edad oscura», el James Webb, que está previsto que se lance antes de que termine este año, debería ser capaz de ver pruebas de ellas, añadió Günther.

Imagen de portada: Imagen de un agujero negro dada a conocer el 25 de marzo de este año por el Instituto de Astronomía y Ciencias del Espacio de Corea del Sur.

FUENTE RESPONSABLE: Made for Minds. Diciembre 2021

Astronomía/Ciencia/Investigación/Teoría/Astrofísica/Materia negra/Big Bang/Universo

 

Descubren cómo se alimenta un agujero negro.

Las imágenes combinadas de los telescopios ALMA, VLT y Hubble revelan unas estructuras en el seno de los agujeros negros intergalácticos que los envuelven y alimentan

Los agujeros negros de los centros de las galaxias son los objetos más enigmáticos del Universo. No solo por la gigantesca cantidad de materia que albergan, millones de veces la masa de nuestro Sol, sino también por la enorme concentración de esta en un espacio no más grande que el ocupado por nuestro Sistema Solar. Cuando capturan el material que se encuentra a su alrededor, estos agujeros negros se vuelven activos y son capaces de eyectar cantidades prodigiosas de energía de su interior. Pero pese a la espectacularidad del fenómeno, detectar el momento en que un agujero negro inicia este proceso de captura, por lo poco frecuente la coyuntura, no suele ser algo habitual.

Ahora no obstante, el equipo liderado por la investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias -IAC-, Almudena Prieto, ha descubierto la existencia de unos largos y estrechos filamentos de polvo que envuelven y alimentan los agujeros negros de los centros galácticos. Los autores del trabajo, el cual se publica recientemente en la revista especializada Monthly Notices of the Royal Astronomical Society bajo el título Dust in the central parsecs of unobscured AGN: more challenges to the torus, especulan que estas estructuras podrían ser la causa natural del oscurecimiento del centro de muchas galaxias cuando sus agujeros negros están activos.

El hallazgo ha sido posible gracias a las imágenes combinadas de los telescopios espaciales Hubble, Very Large Telescope -VLT-, del Observatorio Europeo Austral -ESO-, y el Atacama Large Millimetre Array -ALMA-, de Chile. Mediante estos, los científicos han podido obtener una observación directa del proceso de alimentación nuclear por parte de estos filamentos en un agujero negro central de la galaxia NGC 1566, situada a unos 50 millones de años luz de distancia en dirección de la constelación austral de El Dorado. Así, las imágenes combinadas de los telescopios muestran una instantánea en la que se observa cómo se separan los filamentos de polvo para dirigirse directamente al centro de la galaxia, donde circulan y giran en espiral alrededor del agujero negro hasta que son tragados por él.

Galaxia NGC 1566

Galaxia NGC 1566

Esta imagen muestra el proceso de alimentación nuclear de un agujero negro en la galaxia NGC 1566, y cómo los filamentos de polvo, que rodean al núcleo activo, quedan atrapados y giran en espiral alrededor del agujero negro hasta que este se los traga.

Foto: European Southern Observatory

“Esta red de telescopios nos proporciona una perspectiva completamente nueva de un agujero negro supermasivo gracias a las imágenes en alta resolución angular y a la visualización panorámica de su entorno», explica Prieto. «Esto nos permite realizar un seguimiento del desvanecimiento de estos filamentos de polvo precipitándose en su interior”, añade la autora principal del estudio, el cual es el resultado del proyecto a largo plazo PARSEC, del IAC, que busca comprender cómo los agujeros negros supermasivos despiertan tras una larga vida de hibernación, y después de un proceso de acreción del material que está a su alrededor, se convierten, por un corto período de tiempo, en los objetos más poderosos del Universo.

FUENTE: National Geographic España – Redacción

El cura que encontró dónde empezaba el universo.

No hace demasiado tiempo, creíamos que el universo era estático y que siempre había sido como es ahora. Fue Georges Lemaître quien rompió con esta idea sembrando la idea del Big Bang.

Prácticamente todo cambia. Parece que estemos diciendo una perogrullada, pero tras una afirmación tan simple se esconden siglos de debates e inmovilismo (nunca mejor dicho). 

No hace falta remontarnos a Parménides, que abanderado por su máxima de “lo que es es y lo que no es no es” negó la posibilidad del cambio, porque para que un niño crezca el niño tiene que dejar de ser para que el adulto empiece a ser. Una idea que parte del axioma de que “de la nada nada sale” y que, por lo tanto, no permite que algo empiece a existir espontáneamente. Aristóteles trató de resolverlo con sus ideas de potencia y acto según los cuales un niño ya era un adulto, solo que, en potencia, y crecer era pasar de esa potencia al acto. 

Sin embargo, esta forma de ver la realidad como algo estático acabó permeando y afectando, tiñendo la forma de pensar de colectivos de lo más variados.

En ese mundo no había cabida para la evolución, pues las especies no cambian. Tampoco había lugar para hablar de continentes moviéndose unos respecto a los otros, porque la tierra no cambia. Y, por supuesto, no se concebía que el universo pudiera haberse expandido a partir de un punto diminuto, porque el cosmos no cambia. 

Para ser justos, habían existido cosmologías que sí planteaban un universo cambiante, aunque cíclico, como ocurría con la conflagración universal de los estoicos, en la que, tras cada ciclo, el universo se consumía en llamas para volver a empezar siguiendo exactamente los mismos pasos, repitiendo todo al detalle. 

Para que nos deshicieramos científicamente de los grilletes de este estatismo hicieron falta muchos siglos y un intelectual atípico, su nombre era Georges Lemaître y en lugar de bata vestía una sotana.

Tan científico como sacerdote

Efectivamente, Lemaître era sacerdote, pero eso no significa, como muchos parecen querer creer, que solo fuera sacerdote. Su vocación religiosa debutó con tan solo 9 años, pero incluso antes que eso ya destacaba en materias como física, química y matemáticas. Desde muy joven su entorno más cercano comprendió que Georges tenía una mente excepcional. Antes de ordenarse estudió la carrera de ingeniería especializándose en minas. Al poco de acabar sus estudios estalló la primera guerra mundial y tuvo que acudir a las trincheras. Ni siquiera durante esta convulsa época abandonó sus dos pasiones y, en sus pocos ratos muertos, estudiaba tanto el Génesis como los trabajos de Henri Poincaré.

Terminada la guerra se doctoró en matemáticas y completó un bachillerato en filosofía escolástica. Solo entonces, cuando ya era un científico de los pies a la cabeza, comenzó el proceso para ordenarse sacerdote. En tres años logro su objetivo y volvió a la ciencia por la puerta grande, becado para estudiar con el mismísimo Arthur Eddington, con quien empezó a preparar un nuevo doctorado. A su vera, Lemaître se convirtió en una de las pocas personas del mundo que entendían en profundidad los novísimos trabajos de Albert Einstein y, explorando las consecuencias lógicas de las teorías de la relatividad el sacerdote llegó a una conclusión revolucionaria.

Herejía científica

Si aceptamos la teoría de la relatividad especial y la teoría de la relatividad general y comenzamos a hacer las deducciones adecuadas, podemos llegar a una hipótesis en la que el universo no es estático, sino que se expande. Y, si se está expandiendo, cabe esperar que antes fuera mucho más pequeño. Lemaître hizo algo más que deducir, sino que ofreció un cálculo de la velocidad a la que se estaba expandiendo el universo. Harían falta unos años para que Hubble midiera esa velocidad y plantea la ley de Hubble-Lemaître, la cual sostiene que el universo se expande más rápido cuanto más nos alejamos de nuestro punto de referencia.

Esta fue una primera confirmación de que el universo se expandía, pero las críticas continuaron hasta que Arno Allan Penzias y Robert Woodrow Wilson encontraron una radiación de microondas que lo invade todo y que es, precisamente, un eco de la expansión inicial de nuestro universo. 

Antes de que fuera aceptada, por supuesto, Lemaître y sus escasos defensores tuvieron que aguantar las críticas y burlas de otros científicos que confunden esta idea con una suerte de cientifización de la creación cristiana (algo que Lemaître siempre rechazó).

El mismo Einstein, que tenía al sacerdote en alta estima intelectual, dijo abiertamente que sus matemáticas de su trabajo eran buenas, pero su comprensión de la física abominable

Tampoco podemos culpar a los investigadores de otros tiempos por no haber confiado en una especulación tan rompedora cuando todavía no existían evidencias firmes, pero es verdad que la sorna llegó lejos. 

De hecho, el físico Fred Hoyle, como fiel defensor del modelo estacionario que había contribuido a crear, aprovechó una entrevista de la radio para, despectivamente, referirse a estas ideas de Lemaître como “Big bang”.

A decir verdad, tampoco es que él hubiera reservado un nombre más serio, pues solía llamarle “átomo primitivo” o “huevo cósmico”. Sea como fuere, aquello de Big Bang cuajó y pasó a denominar toda una familia de hipótesis sobre la expansión inicial del universo. Aquel sacerdote polímata, aquel genio que desafió todo lo establecido, fue sin lugar a duda uno de los padres del Big Bang y de toda la cosmología moderna.

QUE NO TE LA CUELEN:

  • A pesar de cómo suele ser utilizado el término, para ser estrictos Big Bang hace referencia, no al evento de expansión inicial en sí, sino a un conjunto de explicaciones científicas que lidian con este escenario en el que una singularidad diminuta comenzó a expandirse súbitamente para dar lugar al universo que conocemos. Aquella a la que nosotros nos solemos referir como Big Bang tiene el nombre, en realidad, de “modelo Lambda-CDM”. Esta sinécdoque está presente incluso en algunos artículos científicos, pero la distinción es especialmente relevante para los filósofos de la ciencia.

FUENTE: Ignacio Crespo – Ciencia – La Razón

REFERENCIAS (MLA):

  • Longair, M. S, and Helge Kragh. The Oxford Handbook Of The History Of Modern Cosmology.