El reciente aleteo sobre si el flujo de datos del Telescopio Espacial James Webb es una ventaja o una desventaja para el Big Bang y el Modelo Estándar del universo tocó algunos temas cosmológicos interesantes.

El Big Bang y el Modelo Estándar respaldan la suposición de que nuestro universo es finito y tuvo un comienzo absoluto. ¿Podría haber sido eterno, con un pasado infinito en lugar de un comienzo absoluto? El problema es que, cuando tratamos de aplicar conceptos como infinito, típicamente usados ​​en matemáticas, al mundo físico, la base de la realidad puede colapsar en el absurdo.

El mundo que observa la ciencia parece ser finito; el tiempo comienza en un punto determinado, fluye en una dirección y presenta algunas ocurrencias pero no otras en el mismo momento.

Pero hay otra teoría en oferta, el universo cíclico: “La teoría del universo cíclico es un modelo de evolución cósmica según el cual el universo experimenta ciclos interminables de expansión y enfriamiento, cada uno de los cuales comienza con un ‘big bang’ y termina en un gran colapso.» — Ciencia de acceso de McGraw-Hill

El autor del artículo que proporciona la definición anterior, el físico teórico de Princeton Paul J. Steinhardt, también señala:

Aunque el modelo cíclico difiere radicalmente de la imagen inflacionaria convencional del big bang en términos de los procesos físicos que dan forma al universo y toda la perspectiva de la historia cósmica, ambas teorías coinciden con todas las observaciones actuales con el mismo grado de precisión. Sin embargo, las dos imágenes difieren en sus predicciones de las ondas gravitatorias primordiales y la distribución estadística de la materia a escala fina; los experimentos durante la próxima década probarán estas predicciones y determinarán qué imagen sobrevive.

PAUL J. STEINHARDT, “CYCLIC UNIVERSE THEORY” AT MCGRAW-HILL ACCESS SCIENCE (NOVEMBER 2019)

¿Cuál será?

Entonces, tanto la teoría del Big Bang como la teoría de los universos cíclicos encuentran apoyo en las observaciones científicas actuales. Pero los nuevos hallazgos de la física en aquellas áreas donde sus predicciones difieren probablemente respaldarán mejor a uno u otro. El Big Bang es, por supuesto, mucho más conocido en la cultura popular.

Un conocido defensor de un tipo de cosmología cíclica es el cosmólogo británico Roger Penrose, quien ganó el Premio Nobel de física en 2020. Su modelo no incluye una etapa de contracción seguida de un rebote. En cambio, propone que un universo al final de un eón o ciclo, después de que todas las estrellas hayan muerto y los agujeros negros se hayan evaporado, pase a un nuevo ciclo iniciado por un evento tipo Big Bang.

La física teórica Sabine Hossenfelder no es fanática: “Si el eón anterior deja información impresa en el siguiente, entonces no es obvio que los ciclos se repitan de la misma manera. En cambio, creo que generalmente terminarán con fluctuaciones cada vez mayores que transmitirán fluctuaciones cada vez mayores al próximo eón porque eso es una retroalimentación positiva. Si eso fuera así, entonces Penrose tendría que explicar por qué estamos en un universo que es especial por no tener estas enormes fluctuaciones”. — “¿Se repetirá el Big Bang?” (26 de febrero de 2022)

Hubo un inicio

El astrofísico Brian Koberlein señala, sin embargo, que un universo cíclico no elimina la necesidad de un comienzo:

Cada universo tiene una causa, y son tortugas hasta el fondo. Pero un nuevo estudio ha encontrado una falla en esta idea. El equipo analizó la estructura matemática de los modelos de universos cíclicos dentro de la relatividad general y descubrió que todos ellos son geodésicamente incompletos en su pasado. En otras palabras, dentro de los límites de la relatividad general, no se puede rastrear un universo como el nuestro a través de un ciclo infinito de universos. Puede haber habido un gran número de universos antes del nuestro, pero todavía debe haber habido un primer universo.

Entonces, el modelo del universo cíclico puede proporcionar una causa para nuestro universo, pero solo elimina el problema de los comienzos en el camino. Incluso si nuestro universo no fue el primero, algún universo sí lo fue.

BRIAN KOBERLEIN, “EVEN A CYCLICAL UNIVERSE NEEDED TO COME FROM SOMEWHERE” AT UNIVERSE TODAY (AUGUST 11, 2022)

Los autores del artículo que cita dicen explícitamente que su crítica no se aplica al modelo específico de Penrose, que planean analizar a continuación, porque en su modelo “la escala de cada universo es infinitamente mayor que el ciclo anterior”.

Mmm. ¿Infinitamente más grande? Sin duda, será interesante escuchar su evaluación, pero parece que, en general, tratar de prescindir de un comienzo no está funcionando tan bien como muchos esperaban.

Mientras tanto, desde Universe Today, también aprendimos a principios de este mes sobre uno de los temas que tiene alborotado al mundo de la astronomía:

El equipo internacional ha buscado un campo de galaxias candidatas, utilizando datos ERO de las observaciones SMACS 0723-73. Han identificado 88 galaxias candidatas a distancias muy grandes (redshift z>11). Esperan que algunos puedan mentir hasta z~20. Eso podría ser un tiempo de menos de 100 millones de años después del Big Bang. Si se confirma que estas galaxias se encuentran en épocas tan tempranas del tiempo cósmico, sería asombroso. Significaría que la línea de tiempo del Universo después del Big Bang podría tener que cambiarse. Por un lado, significaría que el comienzo de la Época de Reionización sería mucho antes de lo que esperábamos.

CAROLYN COLLINS PETERSEN, “ASTRONOMERS LIST 88 DISTANT GALAXIES THEY WANT TO LOOK AT WITH JWST. SOME ARE LESS THAN 200 MILLION YEARS OLD.” AT UNIVERSE TODAY (AUGUST 8, 2022)

El Telescopio Espacial James Webb está arrojando datos genuinamente nuevos al medio. Algunos replanteamientos y cambios son inevitables. Si solo confirmara lo que sabemos, ¿cómo sabríamos que alguna vez salió de la plataforma de lanzamiento?

Artículo publicado originalmente en inglés por Evolution News & Science Today