El Big Bang: Una teoría en entredicho

En la nueva formulación, el universo nunca fue una singularidad o un punto de materia infinitamente pequeño e infinitamente denso. De hecho, puede que el universo no haya tenido ningún tipo de comienzo.

"Nuestra teoría sugiere que la edad del universo puede ser infinita", dice el coautor del estudio Saurya Das, un físico teórico de la Universidad de Lethbridge en Alberta, Canadá.

El nuevo concepto podría explicar también de qué está hecha la materia oscura, la misteriosa sustancia invisible de la que está hecho la mayor parte del universo.

El Big Bang en entredicho

De acuerdo con la teoría del Big Bang el universo nació hace 13.800 millones de años. Toda la materia que existe hoy estuvo una vez comprimida en un punto infinitamente denso, pequeño y caliente llamado singularidad. En un momento dado, esta pequeña bola de fuego explotó, dando lugar al universo primitivo.

La singularidad proviene de los cálculos de la teoría general de la relatividad de Einstein, que describe cómo la materia distorsiona el espacio-tiempo, y de otra ecuación (ecuación de Raychaudhuri's) que predice si la trayectoria de algo va a converger o diverger en el futuro. Retrocediendo en el tiempo, según estas ecuaciones toda la materia del universo estuvo una vez concentrada en un único punto, la singularidad previa al Big Bang.

Pero eso no es del todo cierto. En la formulación de Einstein las leyes de la física son violadas justo antes de llegar a la singularidad. Aun así, los científicos siguen extrapolando los hechos como si las ecuaciones se cumplieran, según dice Robert Brandenberger, un cosmólogo teórico de la Universidad McGill de Montreal que no ha formado parte del estudio.

"Con lo cual, cuando decimos que el universo comenzó con un big bang, realmente no estamos diciendo la verdad", dice Brandenberger.

Pero este no es el único problema que está afrontando la ciencia en este momento. Existe, por ejemplo, unas diferencias irreconciliables entre dos de las teorías más relevantas, la mecánica cuántica y la relatividad general.

La mecánica cuántica dice que el comportamiento de las partículas subatómicas es fundamentalmente incierto. Esto contrasta con la teoría de Einstein, que es deteminista, lo que significa que una vez conocidas las leyes naturales, el futuro queda completamente determinado por el pasado.

Además, ninguna de las dos teorías es capaz de explicar de qué está hecha la materia oscura, una forma invisible de materia que ejerce una atracción gravitacional sobre la materia ordinaria que no puede ser detectada por la mayoría de los telescopios.

Una corrección cuántica

Saurya Das y sus colegas buscaban la forma de resolver como mínimo algunos de estos problemas. Para ello se fijaron en una manera antigua de visualizar la mecánica cuántica llamada interpretación de Bohm. Según esta, una variable oculta gobierna el extraño comportamiento de las partículas subatómicas. Al contrario que muchas otras teorías cuánticas, provee de una manera para calcular la trayectoria de las partículas.

Utilizando esta antigua teoría cuántica, los investigadores han calculado un pequeño término corrector que podría ser añadido a la teoría general de la relatividad de Einstein. Con ello, se conseguiría entender que podría pasar en un futuro lejano.

¿El resultado? En la nueva formulación no existe singularidad alguna, con lo que el universo resulta ser infinitamente antiguo.

Una manera de probar la teoría

Una de las formas de interpretar el término corrector de la ecuación es que se relaciona con la densidad de la materia oscura, según dice Das.

De ser así, el universo podría estar lleno de un superfluido hecho de partículas hipotéticas, tales como unas partículas portadoras de gravedad llamadas gravitones, u otras huidizas partículas ultrafrías llamadas axiones, según Das.

Una manera de probar esta teoría es mirar cómo se distribuye la materia oscura a lo largo del universo, para ver si cumple con las propiedades esperadas para el mencionado superfluido.

"Si nuestro resultados concuerdan con los esperados, aunque sea de forma aproximada, será genial", dice Das.

De todos modos, las nuevas ecuaciones son solo una manera de reconociliar la teoría de la relatividad con la mecánica cuántica. Por ejemplo, una parte de la teoría de las cuerdas predice que el universo pasó por una fase estática, mientras que otras teorías predicen que en un determinado momento hubo un "rebote" cósmico, donde el universo comenzó a expandrise tras contraerse primeramente hasta llegar a un tamaño muy reducido, dice Brandenberg.

De cualquier manera, lo único claro es que el universo fue una vez muy, muy pequeño y caliente.

"El hecho de que hubo una ardiente bola de fuego en un tiempo remoto está confirmado. El problema viene cuando se trata de llegar a la singularidad".

La nueva teoría fue explicada en un artículo publicado el 4 de febrero en la revista Physical Letters B, y en otro artículo que está siendo actualmente revisado por compañeros, prepublicado en la revista arXiv.