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miércoles, 25 de septiembre de 2013

EL BIG BANG ES SOLO UN ESPEJISMO



Un grupo de científicos presentaron una nueva teoría cosmológica sobre el origen del Universo.
Aparentemente se rechazaría la teoria del Big Bang por otra vinculada con el hoyo negro.
Es increíble (a esta altura de mi vida, ya no me asombra), que la ciencia ficción (como cada tanto), se adelantara cuando a fines de los años 70, la serie de Tv. "Cosmos 1999", en su episodio "El Sol Negro", la luna con todos los tripulantes de la estación ALFA pasaron a través del hoyo negro hacia otro Universo.

Estas nuevas teorías explican que un pequeño cambio a la teoría de la gravedad implica que nuestro universo heredó su flecha del tiempo desde el agujero negro en el que haya nacido. “Como resultado, nuestro propio universo puede ser el interior de un agujero negro existente en otro universo”. Tal es la conclusión de Nikodem Poplawski la Universidad de Indiana en un notable estudio sobre la naturaleza del espacio y el origen del tiempo. 
La idea de que nuevos universos se pueden crear dentro de los agujeros negros y que el nuestro se pudo haber originado de esta forma ha sido materia prima de la ciencia ficción por muchos años. Pero una derivación científica adecuada de esta idea nunca ha aparecido. 
Ahora, Poplawski proporciona tal derivación. Él dice que la idea de que los agujeros negros son las madres cósmicas de nuevos universos es una consecuencia natural de una simple nueva suposición sobre la naturaleza del espacio-tiempo.
Poplawski señala que la derivación estándar de la relatividad general no tiene en cuenta el momentum intrínseco de partículas de medio spin. Sin embargo existe otra versión de la teoría, llamada la teoría de gravedad de Einstein-Cartan-Kibble-Sciama, que sí considera este momentum.

Esta predice que las partículas de medio espín entero deberían interactuar, lo que genera una diminuta fuerza repulsiva llamada “torsión”. En circunstancias normales, la torsión es demasiada pequeña como para tener algún efecto. Pero cuando las densidades son mucho mayores que las de la materia nuclear, se convierte en significativa. En particular, dice que Poplawski, la torsión evita la formación de singularidades dentro de un agujero negro.
Esto es interesante por muchas razones. En primer lugar, tiene importantes implicaciones para la forma en que el Universo debe haber crecido cuando estaba cerca de su tamaño mínimo.
Los astrofísicos saben desde hace tiempo de que nuestro universo es tan grande que no podría haber llegado a su tamaño actual dada la tasa de expansión que vemos ahora. En cambio, creen que creció en muchos órdenes de magnitud en una fracción de segundo después del Big Bang, un proceso conocido como inflación. El problema de la inflación es que necesita una teoría adicional para explicar por qué se produce y eso es desagradable. El enfoque de Poplawski resuelve este problema inmediatamente. Dice que la torsión causó esta rápida inflación.
Esto significa que el universo tal como lo vemos hoy en día se puede explicar por una sola teoría de la gravedad sin ninguna hipótesis adicional sobre la inflación.

Otro subproducto importante del enfoque de Poplawski es que hace posible que los universos nazcan dentro del horizonte de sucesos de cierto tipo de agujero negro. Aquí, la torsión evita la formación de una singularidad, pero permite una enorme densidad de energía, lo que conduce a la creación de partículas a gran escala a través de la producción de pares seguido por la expansión del nuevo universo.
Este es un evento del tipo Big Bang. “Esta expansión no es visible para observadores fuera del agujero negro, para quienes la formación del horizonte y todos los procesos posteriores se producen después de un tiempo infinito”, dice Poplawski.
Por esta razón, el nuevo universo es una rama separada del espacio-tiempo y evoluciona en consecuencia. Por otro lado, este enfoque también sugiere una solución a otro de los grandes problemas de la cosmología: por qué el tiempo parecer fluir en una dirección pero no en la otra, a pesar de que las leyes de la física son simétricas en el tiempo.
Poplawski dice que el origen de la flecha del tiempo procede de la asimetría del flujo de materia hacia el agujero negro del universo madre. “La flecha del tiempo cósmico de un universo dentro de un agujero negro sería fijado por el colapso asimétrico de la materia a través del horizonte de eventos”, dice. En otras palabras, nuestro universo heredó su flecha del tiempo de su madre.
Él dice que los universos hijos pueden heredar otras propiedades de sus madres, lo que implica que puede ser posible detectar estas propiedades, proporcionando una prueba experimental de su idea.

Por lo tanto podría ser el momento de decir adiós al Big Bang. Otros cosmólogos especulan que el Universo podría haberse formado a partir de los escombros expulsados cuando una estrella de cuatro dimensiones colapsó en un agujero negro -un escenario que podría ayudar a explicar por qué el universo parece ser tan uniforme en todas las direcciones-. El modelo estándar del Big Bang nos dice que el universo explotó en un punto infinitamente denso, o singularidad. Pero nadie sabe lo que habría provocado esta explosión: las leyes conocidas de la física no pueden decirnos lo que pasó en ese momento.
“Para todos los físicos, todo podría haber llegado de esa singularidad”, dice Niayesh Afshordi, astrofísico en el Instituto Perimeter de Física Teórica en Waterloo, Canadá.
También es difícil explicar cómo un Big Bang violento habría dejado un universo que tiene una temperatura casi uniforme, ya que no parece haber pasado bastante tiempo desde el nacimiento del cosmos para haber alcanzado el equilibrio térmico. Para la mayoría de los cosmólogos, la explicación más plausible de esta uniformidad es que, poco después del comienzo de los tiempos, alguna forma desconocida de energía (será la "oscura") hizo que el joven Universo se inflacionara a un ritmo que era más rápido que la velocidad de la luz. De esta manera, un pequeño parche con la temperatura más o menos uniforme se habría extendido en el vasto cosmos que vemos hoy. Pero Afshordi señala que “Si el Big Bang fue tan caótico, no está claro que no habría habido incluso una pequeña mancha homogénea de inflación para empezar a trabajar”.
En un artículo publicado la semana pasada en arXiv , Afshordi y sus colegas recurren a una propuesta realizada en 2000 por un equipo que incluye a Gia Dvali y Ludwig Maximilians en Munich, Alemania. En ese modelo, nuestro Universo tridimensional (3D) es una membrana, o membrana, que flota a través de un ‘universo mayor’ que tiene cuatro dimensiones espaciales.
El equipo de Ashfordi dio cuenta de que si un universo mayor contenía sus propias estrellas de cuatro dimensiones (4D), algunos de ellos podrían colapsar, formando agujeros negros 4D, de la misma manera que las estrellas masivas en nuestro Universo; explotando como supernovas, una violenta expulsión de su capas exteriores, mientras que sus capas internas colapsan en un agujero negro.
En nuestro universo, un agujero negro está limitado por una superficie esférica llamada horizonte de sucesos. Mientras que en un espacio tridimensional ordinario se necesita un objeto de dos dimensiones (una superficie) para crear un límite dentro de un agujero negro, en un universo mayor del horizonte de sucesos de un agujero negro en 4D este sería un objeto 3D -una forma llamada hiperesfera . Cuando el equipo de Afshordi modeló la muerte de una estrella 4D, se encontró con que el material eyectado formaría una brana 3D que rodea ese horizonte de eventos 3D y se amplía poco a poco.
Los autores postulan que el Universo en 3D en el que vivimos puede ser justo como una brana y que detectan el crecimiento de la membrana como la expansión cósmica. “Los astrónomos midieron que la expansión del Universo debía haber comenzado con un Big Bang; pero eso es sólo un espejismo”,dice Afshordi.
El modelo también explica, naturalmente, la uniformidad de nuestro Universo. Debido a que el universo mayor en 4D podría haber existido por un tiempo infinitamente largo en el pasado, no habría sido una gran oportunidad para las diferentes partes de la mayor parte de las 4D, para llegar a un equilibrio, que nuestro Universo 3D habría heredado.
La idea tiene algunos problemas, sin embargo. A principios de este año, el observatorio espacial Planck de la Agencia Espacial Europea dio a conocer datos que mapeaban las ligeras fluctuaciones de temperatura del fondo cósmico de microondas -la radiación reliquia que lleva huellas de los primeros momentos del Universo-. Los patrones observados coinciden con las predicciones hechas por el modelo estándar del Big Bang y de la inflación, pero el modelo de agujero negro se desvía de las observaciones de Planck en un 4%. Con la esperanza de resolver la discrepancia, Afshordi dice que su ahora está refinando su modelo.
A pesar de la falta de coincidencia, Dvali alaba la ingeniosa manera con que el equipo echó fuera el modelo del Big Bang. “La singularidad es el problema más importante en la cosmología y se ha reescrito la historia para que nunca lo encontraramos“, dice. Considerando que los resultados de Planck demuestran que la inflación es correcta, dejan abierta la cuestión de cómo se produjo la inflación, añade Dvali. El estudio podría ayudar a mostrar cómo la inflación fue provocada por el movimiento del Universo a través de una realidad de dimensiones superiores.

También sabemos que las leyes de la física pueden cambiar y que nuestro universo podría estar involucrado en un proceso de selección natural cósmica en la que los nuevos universos nacen de los agujeros negros. El físico de renombre y autor Lee Smolin expone sus puntos de vista que son contrarios al modelo ampliamente aceptado del universo en el que el tiempo es una ilusión y las leyes de la física son fijas, como sostuvo Einstein y muchos físicos contemporáneos, así como algunos filósofos antiguos. Reconociendo que sus declaraciones eran provocativas, explicó cómo había llegado a cambiar de opinión acerca de la naturaleza de la realidad y se había alejado de la idea de que las hipótesis que se aplican a las observaciones en el laboratorio se pueden extrapolar a todo el universo.
El Prof. Smolin se basó en su nuevo libro, "Time Reborn: from the crisis in physics to the future of the universe". Él es un miembro del cuerpo docente en la fundación Instituto Perimeter de Física Teórica en Toronto y merece una lectura a fondo de su original teoría que más adelante, publicaré en este blog.

"La originalidad no consiste en decir cosas nuevas, sino en decirlas como si nunca hubiesen sido dichas por otro". Johann Wolfgang Goethe


"End of transmission".




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