Pudo existir un universo anterior y sus agujeros negros ser la actual materia oscura

Un nuevo estudio sugiere que el universo quizá no comenzó con una única y colosal explosión (el Big Bang), sino que tuvo su origen en un universo anterior que se colapsó, un concepto conocido como rebote cósmico y que algunas teorías defienden. El colapso trituró la materia y destruyó a la inmensa la mayoría de astros, pero algunos agujeros negros sobrevivieron.

Esos hipotéticos agujeros negros formados antes del Big Bang podrían seguir existiendo hoy, bajo la identidad de la materia oscura, la cual ejerce su influencia sobre todas las galaxias del universo.

El estudio lo ha realizado Enrique Gaztañaga, del Instituto de Cosmología y Gravitación en la Universidad de Portsmouth, Reino Unido.

Durante casi un siglo, los cosmólogos han rastreado la historia del universo hasta el momento crucial conocido como el Big Bang. Según el modelo estándar, el espacio y el tiempo surgieron de un estado extremadamente caliente y denso hace unos 13 800 millones de años, y en los siguientes miles de millones de años el universo ha estado expandiéndose y en él se han ido formando galaxias. Este modelo ha tenido un éxito notable. Explica el fondo cósmico de microondas (la débil radiación remanente de la infancia de nuestro universo) y predice con precisión cómo se distribuyen las galaxias a lo largo de las vastas distancias cósmicas. Sin embargo, algunos de los misterios más profundos de la física siguen sin resolverse. Todavía se desconoce qué desencadenó el Big Bang, por qué el universo comenzó en un estado tan especial, qué causó el breve estallido de rápida expansión conocido como inflación, ni qué es la invisible materia oscura que supera en masa a la propia materia ordinaria en una proporción de cinco a uno.

La nueva investigación explora una posibilidad que podría conectar varios de estos enigmas: nuestro universo quizá no empezó con un Big Bang propiamente dicho sino con un rebote cósmico, registrando tras él la expansión acelerada que se denomina “inflación cósmica” y que se ha venido atribuyendo de manera exclusiva al Big Bang. Y algunos de los agujeros negros del universo actual serían de hecho más antiguos que este, al haberse formado en el universo anterior. Hoy en día, esos objetos que sobrevivieron al rebote cósmico aún podrían seguir influyendo en la estructura de las galaxias miles de millones de años después.

En la teoría de la relatividad general de Einstein, el Big Bang corresponde a una singularidad: un punto donde la densidad se vuelve infinita y las leyes conocidas de la física dejan de ser válidas. Muchos físicos interpretan esto como una señal de que nuestra descripción actual de los primeros momentos del universo es incompleta.

Una idea alternativa es la cosmología del rebote, en la que nuestro universo se origina a partir de otro que primero se contrae y luego rebota en una expansión. En vez de hundirse sobre sí mismo en una singularidad infinita, el viejo universo alcanza una densidad muy alta pero finita antes de invertir su movimiento y dar lugar a lo que, en líneas generales, es un nuevo universo.

El rebote podría surgir como una mera consecuencia de la física cuántica. A densidades extremadamente altas, los efectos cuánticos crean una poderosa presión que impide que la materia se comprima indefinidamente; un fenómeno que ya estabiliza objetos densos como las enanas blancas y las estrellas de neutrones, y que reproduce, en ciertos aspectos, la fase de expansión ultrarrápida conocida como "inflación cósmica".

En la nueva teoría, un efecto similar podría ocurrir a escala cósmica. A medida que el universo se contrae, esta presión cuántica podría detener el colapso y desencadenar un rebote con su consiguiente expansión.

Este rebote también podría explicar dos de los mayores misterios de la cosmología. Por un lado, podría explicar por qué el universo primitivo se expandió tan rápida y uniformemente en todas direcciones (la inflación cósmica). Además, podría esclarecer por qué el universo parece estar acelerando su expansión en la actualidad, un efecto que actualmente se atribuye a una fuerza llamada “energía oscura” cuya naturaleza es del todo desconocida.

Una implicación sorprendente es que algunas estructuras formadas durante la fase de colapso del anterior universo podrían haber sobrevivido al rebote. Los cálculos del equipo sugieren que objetos compactos lo bastante grandes y masivos pudieron soportar la transición entre universos y reaparecer en el nuevo como fósiles del pasado.

Entre las posibles reliquias se incluyen algunas ondas gravitacionales, fluctuaciones extrañas de densidad y agujeros negros muy antiguos.

Sucesión de los principales acontecimientos cósmicos en la época final del universo anterior y desde el inicio del nuevo hasta nuestros días. (Imagen: University of Portsmouth)

Esta teoría también podría ayudar a explicar los recientes descubrimientos hechos por el telescopio espacial James Webb de objetos inesperadamente masivos en el universo primitivo. Muchos astrónomos sospechan que estos objetos extraños, a los que se suele describir como "pequeños puntos rojos", están relacionados con agujeros negros de rápido crecimiento que aparecieron sorprendentemente pronto después del Big Bang. Su formación y crecimiento tan rápidos entra en conflicto con bastantes teorías. En cambio, tendría sentido que en la infancia del universo fuesen ya tan masivos si se hubiesen formado y crecido bastante de la creación de nuestro universo.

La nueva teoría también hace predicciones que podrían comprobarse con futuras observaciones. Los científicos podrían buscar ondas gravitacionales residuales de una fase cósmica anterior o patrones sutiles en el fondo cósmico de microondas que conserven rastros del universo de antes del Big Bang.

El estudio se titula “Cosmological bounce relics: Black holes, gravitational waves, and dark matter”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review D. (Fuente: NCYT de Amazings)