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El Universo eterno hecho posible por un nuevo modelo

Un nuevo modelo cosmológico demuestra que el Universo puede expandirse y contraerse sin fin, proporcionando un rival a las teorías del Big Bang y resolviendo un espinoso problema de la física moderna, de acuerdo con los físicos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.

El modelo cíclico propuesto por Dr. Paul Frampton, Louis J. Rubin Jr. distinguido profesor de física en el Colegio de Artes y Ciencias de la Universidad de Carolina del Norte, y el coautor Lauris Baum, estudiante graduado en física de la Universidad de Carolina del Norte, tiene cuatro partes principales: expansión, inflexión, contracción y rebote.

Durante la expansión, la energía oscura – la fuerza desconocida que causa la expansión del Universo a un ritmo acelerado -- empuja más y más hasta que toda la materia se fragmenta en parches tan alejados que nada puede salvar las distancias entre ellos.

Todo, desde los agujeros negros a los átomos queda desintegrado. En este punto, sólo una fracción de segundo antes del final del tiempo, comienza la inflexión.

En la inflexión, cada parche fragmentado colapsa y se contrae individualmente en lugar de unirse en una inversión del Big Bang. Los parches se convierten en un número infinito de Universos independientes que se contraen y rebotan hacia fuera de nuevo, en una reinflación similar a la del Big Bang. Uno de estos parches se convirtió en nuestro Universo.

"Este ciclo tiene lugar un infinito número de veces, eliminando de esta forma cualquier inicio o final del tiempo", dijo Frampton. "No hay ningún Big Bang".

Un artículo que describe este modelo está disponible en arXiv.org y aparecerá en una próxima edición de Physical Review Letters.

Los cosmólogos ofrecieron un modelo de Universo oscilante, sin inicio ni final, por primera vez, como alternativa el Big Bang en los años 1930. La idea fue abandonada debido a que las oscilaciones no podían ser reconciliadas con las reglas de la física, incluyendo la segunda ley de la termodinámica, dijo Frampton.

La segunda ley dice que la entropía (una medida del desorden) no puede destruirse. Pero si la entropía se incrementa entre una oscilación y la siguiente, el Universo se hará más grande en cada ciclo. "El Universo crecería como una bola de nieve", dijo Frampton. Cada oscilación se haría cada vez más grande. "Extrapolando hacia atrás en el tiempo, esto implica que las oscilaciones anteriores a la actual fueron cada vez más cortas. Esto lleva inevitablemente a un Big Bang".

Frampton y Baum sortearon el Big Bang postulando que, en la inflexión, cualquier entropía remanente está en parches demasiado remotos para su interacción. Tener cada uno de estos “parches ocasionales” convertido en un Universo separado permite a cada Universo contraerse esencialmente vacío de materia y entropía. "La presencia de cualquier materia crea dificultades insuperables con la contracción", dijo Frampton. "La idea de volver atrás vacíos es el ingrediente más importante de este nuevo modelo cíclico".

Este concepto sacudió a Frampton cuando vino a su cabeza el pasado octubre.

"De pronto vi que había una nueva forma de resolver este problema aparentemente imposible", dijo. "Yo estaba sentado con los pies en mi escritorio, medio dormido y confuso, y casi me caigo de la silla cuando me di cuenta de una posibilidad mucho, mucho más simple".

También clave para el modelo de Frampton y Baum es la suposición sobre la ecuación de estado de la energía oscura – la descripción matemática de la presión y densidad. Frampton y Baum supusieron que la ecuación de estado de la energía oscura es siempre menor que -1. Esto distingue su trabajo de un modelo cíclico similar propuesto en 2002 por los físicos Paul Steinhardt y Neil Turok, quienes suponían que la ecuación de estado nunca es menor que -1.

Una ecuación de estado negativa da a Frampton y Baum una forma de detener el Universo de su propio estallido, un final que los físicos llaman “Big Rip”. La pareja encontró que en su modelo, la densidad de la energía oscura se vuelve igual a la densidad del Universo y la expansión se detiene justo antes del Big Rip.

Los nuevos satélites, actualmente en construcción, tales como el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea, podrían recopilar suficiente información para determinar la ecuación de estado de la energía oscura, dijo Frampton.

Puede descargar una copia del artículo en http://arxiv.org/abs/hep-th/0610213

Traductor:Manuel Hermán
Fuente: Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill
Sitio:Physorg.com