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¿Un hiperagujero negro dio origen al universo?

30/09/2013 20:20 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

Artículo publicado por Zeeya Merali el 13 de septiembre de 2013 en Nature News

Según proponen los teóricos, el Big Bang fue un espejismo procedente del colapso de estrellas en dimensiones superiores.

Podría ser el momento de apostar en contra del Big Bang. Los cosmólogos han especulado que el universo se formó a partir de los escombros expulsados cuando una estrella de cuatro dimensiones colapsó en un agujero negro ? un escenario que ayudaría a explicar por qué el cosmos parece ser tan uniforme en todas las direcciones.

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Agujero negro

El modelo estándar del Big Bang nos dice que el universo estalló a partir de un punto infinitamente denso, o singularidad. Pero nadie sabe qué habría disparado este estallido: las leyes de la física conocida no pueden decirnos qué sucedió en dicho momento.

"Por lo que saben los físicos, podría haber dragones volando desde la singularidad", dice Niayesh Afshordi, astrofísico del Instituto Perimeter para Física Teórica en Waterloo, Canadá.

También es difícil explicar cómo un violento Big Bang habría dejado tras de sí un universo que tiene una temperatura casi completamente uniforme, debido a que no parece haber suficiente tiempo desde el nacimiento del cosmos para que haya alcanzado un equilibrio térmico.

Para la mayor parte de cosmólogos, la explicación más plausible para tal uniformidad es que, poco después del comienzo del tiempo, alguna forma desconocida de energía hizo que el joven universo se inflase a un ritmo que era superior a la velocidad de la luz. De esta forma, una pequeña parte con una temperatura aproximadamente universo se habría estirado en el vasto cosmos que vemos hoy. Pero Afshordi señala que "el Big Bang fue tan caótico, que no está claro si en algún momento habría habido dicha pequeña zona homogénea a partir de la cual la inflación empezase a trabajar".

En la brana

En un artículo publicado la semana pasada en el servidor arXiv1, Afshordi y sus colegas vuelven su atención hacia una propuesta2 realizada en 2000 por un equipo que incluía a Gia Dvali, físico actualmente en la Universidad Ludwig Maximilians en Múnich, Alemania. En dicho modelo, nuestro universo tridimensional es una membrana, o brana, que flota a través de un 'universo superior' que tiene cuatro dimensiones espaciales.

El equipo de Ashfordi se dio cuenta de que si este universo superior contenía sus propias estrellas de cuatro dimensiones, algunas de ellas colapsarían formando agujeros negros 4D, de la misma forma que las estrellas masivas de nuestro universo lo hacen: estallan como supernovas, expulsan de forma violenta sus capas exteriores, y las capas internas colapsan en un agujero negro.

En nuestro universo, un agujero negro está limitado por una superficie esférica conocida como horizonte de sucesos. Mientras que en un espacio tridimensional común un objeto bidimensional (una superficie) es lo que crea los límites del agujero negro, en el universo superior el horizonte de sucesos de un agujero negro en 4D sería un objeto 3D ? una forma conocida como hiperesfera. Cuando el equipo de Afshordi modeló la muerte de una estrella en 4D, hallaron que el material expulsado formaría una brana en 3D alrededor del horizonte de sucesos tridimensional, y se expandiría lentamente.

Los autores proponen que el universo 3D en el que vivimos podría ser sólo una brana ? y que detectamos el crecimiento de la brana en forma de expansión cósmica. "Los astrónomos midieron la expansión y extrapolaron que el universo debía haber empezado con un Big Bang ? pero esto es sólo un espejismo", dice Afshordi.

Discrepancia en el modelo

El modelo también explica de forma natural la uniformidad de nuestro universo. Debido a que el universo superior en 4D podría haber existido durante un tiempo infinitamente largo hacia el pasado, habría habido una gran cantidad de oportunidades para que distintas partes del universo 4D alcanzaran un equilibrio, el cual habría heredado nuestro universo 3D.

Esta descripción tiene ciertos problemas, no obstante. A principios de año, el observatorio espacial Planck, de la Agencia Espacial Europea, publicó datos que cartografiaban las ligeras fluctuaciones de temperatura en el fondo cósmico de microondas ? la antigua radiación que porta la marca de los primeros momentos del universo. Los patrones observados encajan con las predicciones realizadas por el modelo estándar del Big Bang e inflación, pero el modelo del agujero negro se desvía de las observaciones de Planck en, aproximadamente, un 4%. Esperando resolver la discrepancia, Afshordi dice que está refinando su modelo.

A pesar de la discrepancia, Dvali elogia la ingeniosa forma en la que el equipo se despoja del modelo del Big Bang. "La singularidad es el problema más fundamental de la cosmología, y ellos han reescrito la historia de forma que nunca lo encontremos", comenta. Mientras que los resultados de Planck "demuestran que la inflación es correcta", queda abierta la cuestión de cómo tuvo lugar la inflación, añade Dvali. El estudio podría ayudar a demostrar cómo la inflación estuvo motivada por el movimiento del universo a través de una realidad de dimensiones superiores, concluye.

Artículos de referencia:

Nature doi:10.1038/nature.2013.13743

1.- Pourhasan, R., Afshordi, N. & Mann, R. B. Borrador en http://arxiv.org/abs/1309.1487(2013).

2.- Dvali, G., Gabadadze, G. & Porrati, M. Phys. Lett. B 485, 208?214 (2000).

Autor: Zeeya Merali

Fecha Original: 13 de septiembre de 2013

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Cienciakanija (123 noticias)
Fuente:
cienciakanija.com
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Reportaje
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