En el principio, había una pequeña bola de materia infinitamente densa. Luego, todo estalló, dando lugar a los átomos, las moléculas, las estrellas y las galaxias que vemos hoy.

O al menos, eso es lo que nos han dicho los físicos durante las últimas décadas.

Pero una nueva investigación de física teórica ha revelado recientemente una posible ventana al universo primitivo, mostrando que puede no ser «muy primitivo» después de todo. En su lugar, puede ser sólo la última iteración de un ciclo de bang-bounce que ha estado sucediendo durante … bueno, al menos una vez, y posiblemente para siempre.

Por supuesto, antes de que los físicos decidan descartar el Big Bang en favor de un ciclo de rebote, estas predicciones teóricas tendrán que sobrevivir a una avalancha de pruebas de observación.

Cosmologías de rebote

Los científicos tienen una imagen realmente buena del universo muy temprano, algo que conocemos y amamos como la teoría del Big Bang. En este modelo, hace mucho tiempo el universo era mucho más pequeño, mucho más caliente y mucho más denso de lo que es hoy. En ese infierno primitivo, hace 13.800 millones de años, todos los elementos que nos convierten en lo que somos se formaron en el lapso de una docena de minutos.

Incluso antes, según este pensamiento, en algún momento todo nuestro universo -todas las estrellas, todas las galaxias, todo- era del tamaño de un melocotón y tenía una temperatura de más de un cuatrillón de grados.

Asombrosamente, esta historia fantástica se sostiene con todas las observaciones actuales. Los astrónomos han hecho de todo, desde la observación de la radiación electromagnética sobrante del universo joven hasta la medición de la abundancia de los elementos más ligeros, y han descubierto que todo coincide con lo que predice el Big Bang. Por lo que podemos decir, se trata de un retrato exacto de nuestro universo primitivo.

Pero por muy bueno que sea, sabemos que la imagen del Big Bang no está completa: falta una pieza del rompecabezas, y esa pieza son los primeros momentos del propio universo.

Es una pieza bastante grande.

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La conflagración

El problema es que la física que utilizamos para entender el universo primitivo (una mezcla maravillosamente complicada de relatividad general y física de partículas de alta energía) sólo puede llevarnos hasta cierto punto antes de romperse. A medida que tratamos de adentrarnos más y más en los primeros momentos de nuestro cosmos, las matemáticas se vuelven cada vez más difíciles de resolver, hasta llegar al punto en que simplemente… se acaban.

La principal señal de que tenemos un terreno aún por explorar es la presencia de una «singularidad», o un punto de densidad infinita, al principio del Big Bang. Tomado al pie de la letra, esto nos dice que en un momento dado, el universo estaba apiñado en un punto infinitamente pequeño e infinitamente denso. Esto es obviamente absurdo, y lo que realmente nos dice es que necesitamos una nueva física para resolver este problema – nuestra caja de herramientas actual simplemente no es lo suficientemente buena.

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Para salvar el día necesitamos una nueva física, algo que sea capaz de manejar la gravedad y las otras fuerzas, combinadas, a energías ultra altas. Y eso es exactamente lo que la teoría de cuerdas pretende ser: un modelo de física que es capaz de manejar la gravedad y las otras fuerzas, combinadas, a energías ultra altas. Lo que significa que la teoría de cuerdas afirma que puede explicar los primeros momentos del universo.

Una de las primeras nociones de la teoría de cuerdas es el universo «ekpirotico», que viene de la palabra griega para «conflagración», o fuego. En este escenario, lo que conocemos como el Big Bang fue provocado por algo que ocurrió antes de él: el Big Bang no fue un comienzo, sino una parte de un proceso mayor.

La ampliación del concepto ekpirótico ha llevado a una teoría, también motivada por la teoría de cuerdas, llamada cosmología cíclica. Supongo que, técnicamente, la idea de que el universo se repite continuamente tiene miles de años y es anterior a la física, pero la teoría de cuerdas dio a la idea una base matemática firme. El universo cíclico se desarrolla exactamente como se puede imaginar, rebotando continuamente entre big bangs y big crunches, potencialmente para la eternidad en el tiempo y para la eternidad en el futuro.

Antes del comienzo

Aunque suene genial, las primeras versiones del modelo cíclico tenían dificultades para coincidir con las observaciones, lo cual es un problema importante cuando se trata de hacer ciencia y no sólo de contar historias alrededor de la hoguera.

El principal obstáculo era coincidir con nuestras observaciones del fondo cósmico de microondas, la luz fósil que queda de cuando el universo tenía sólo 380.000 años. Aunque no podemos ver directamente más allá de ese muro de luz, si empiezas a juguetear teóricamente con la física del cosmos infantil, afectas a ese patrón de luz de fondo.

Y así, parecía que un universo cíclico era una idea ordenada pero incorrecta.

Pero la antorcha ekpirótica se ha mantenido encendida a lo largo de los años, y un artículo publicado en enero en la base de datos arXiv ha explorado las arrugas de las matemáticas y ha descubierto algunas oportunidades previamente perdidas. Los físicos, Robert Brandenberger y Ziwei Wang, de la Universidad McGill de Canadá, descubrieron que en el momento del «rebote», cuando nuestro universo se encoge hasta un punto increíblemente pequeño y vuelve a un estado de Big Bang, es posible alinear todo para obtener el resultado adecuado comprobado por la observación.

En otras palabras, la complicada (y, hay que reconocerlo, poco comprendida) física de esta época crítica puede permitir, de hecho, una visión radicalmente revisada de nuestro tiempo y lugar en el cosmos.

Pero para poner a prueba este modelo, tendremos que esperar a una nueva generación de experimentos cosmológicos, así que esperemos a que salga el champán ekpirótico.

Paul M. Sutter es astrofísico en SUNY Stony Brook y el Instituto Flatiron, presentador de Ask a Spaceman y Space Radio, y autor de Your Place in the Universe.

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Publicado originalmente en Live Science.