¿El universo se expandirá para siempre o finalmente colapsará en una pequeña mancha?
Un artículo publicado en junio sugirió que la expansión infinita era imposible de acuerdo con una importante teoría de la física, una conjetura que hizo grandes olas en la comunidad de la física.
"La gente se pone muy, un poco emocional, porque si es verdad y se descubre, sería espectacular", dijo Timm Wrase, físico de la Universidad Tecnológica de Viena.
Ahora, Wrase y sus colegas han publicado un estudio separado que abre un gran agujero en ese argumento, lo que significa que todavía no se puede descartar un universo en constante expansión.
Energía oscura y expansión cósmica.
Nuestro universo está impregnado de una fuerza vasta e invisible que parece oponerse a la gravedad. Los físicos llaman a esta fuerza energía oscura, y se cree que constantemente está empujando nuestro universo hacia afuera.
Pero en junio, un grupo de físicos publicó un artículo en la revista de preimpresión arXiv que implica que la energía oscura cambia con el tiempo. Esto significa que el universo no se expandirá para siempre, pero podría colapsar en el tamaño que tenía antes del Big Bang.
Sin embargo, casi de inmediato, los físicos encontraron problemas con la teoría: varios grupos independientes publicaron posteriormente artículos que sugerían revisiones de la conjetura. Ahora, un artículo publicado el 2 de octubre en la revista Physical Review D sugiere que, tal como está, la conjetura original no puede ser cierta porque no puede explicar la existencia del bosón de Higgs, que sabemos que existe, gracias a el Gran Colisionador de Hadrones, el colisionador de partículas masivas en la frontera entre Francia y Suiza.
Aún así, con un poco de ajustes teóricos, la conjetura del colapso del universo aún podría ser viable, dijo Wrase, coautor del nuevo artículo de Physical Review D, a Live Science.
¿Cómo explicamos todo lo que alguna vez existió?
La teoría de cuerdas, a veces llamada teoría de todo, es un marco matemáticamente elegante pero experimentalmente no probado para unir la teoría de la relatividad general de Einstein con la mecánica cuántica. La teoría de cuerdas sugiere que todas las partículas que componen el universo no son realmente puntos, sino cadenas unidimensionales que vibran, y las diferencias en esas vibraciones nos permiten ver una partícula como un fotón y otra como un electrón.
Sin embargo, para que la teoría de cuerdas sea una explicación viable para el universo, debe incorporar energía oscura.
Imagine esta energía oscura como una bola en un paisaje de montañas y valles que representan la cantidad de energía potencial que tiene, dijo Wrase. Si una pelota se para en la cima de la montaña, puede estar quieta, pero puede rodar hacia abajo con la más mínima perturbación, por lo que es inestable. Si la pelota está sentada en un valle, no cambia ni se mueve, tiene poca energía y reside en un universo estable, porque incluso un fuerte empujón haría que volviera al valle.
Los teóricos de cuerdas asumieron durante mucho tiempo que la energía oscura es constante e inmutable en el universo. En otras palabras, está acurrucado en los valles entre montañas, no rodando desde las cimas de las montañas y, por lo tanto, no cambia con el tiempo, dijo Wrase.
Pero la conjetura presentada en junio sugiere que, para que la teoría de cuerdas funcione, el paisaje no tiene montañas o valles sobre el nivel del mar. (En esta concepción, nuestro universo se encuentra sobre el nivel del mar, lo que marca metafóricamente el punto en el que la energía oscura comienza a unir el universo o separarlo).
Más bien, el paisaje es una ligera pendiente y la bola de energía oscura está rodando siempre hacia abajo. "Mientras rueda hacia abajo, la energía oscura se vuelve cada vez más pequeña", dijo Wrase. "La altura de la pelota corresponde a la cantidad de energía oscura en nuestro universo".
En esta teoría, la energía oscura podría eventualmente llegar por debajo del nivel del mar y comenzar a unir al universo a su forma previa al Big Bang.
Pero solo hay un problema, dijo Wrase.
"Hemos demostrado que tales cimas de montañas inestables tienen que existir", dijo. Eso es porque sabemos que la partícula de Higgs existe. Y hemos probado experimentalmente que las partículas de Higgs pueden existir en estas cimas de montañas o "universos inestables", y pueden ser perturbadas con el más mínimo contacto, dijo.
Dificultad con la estabilidad de los universos.
Cumrun Vafa, un teórico de cuerdas de Harvard y autor principal del artículo de conjeturas de junio, dijo a Live Science en un correo electrónico que, de hecho, la conjetura original tiene "dificultades con universos inestables". Este nuevo documento y algunos otros muestran este problema, agregó. Pero hay varios documentos que proponen ligeras revisiones a la conjetura que aún cumplirían con las limitaciones que Wrase y su equipo propusieron, dijo.
Incluso en la conjetura revisada, "no estaríamos en un universo estable sino que las cosas cambiarían", dijo Wrase. La revisión dice que las cimas de las montañas pueden existir, pero los valles estables no pueden, dijo. (Imagine la forma de la silla de montar de un caballo). La pelota finalmente tiene que comenzar a rodar y la energía oscura tiene que cambiar con el tiempo, agregó. Pero "si la conjetura es incorrecta, entonces la energía oscura podría ser constante, nos sentaríamos en un valle entre dos montañas", y el universo seguiría expandiéndose.
Dentro de 10 a 15 años, espera que los satélites que miden con mayor precisión la expansión del universo puedan ayudarnos a comprender si la energía oscura es constante o cambiante.
Vafa estuvo de acuerdo. "Estos son tiempos emocionantes en cosmología y con suerte en los próximos años veremos evidencia experimental del cambio de la energía oscura en nuestro universo", dijo.
