Hallados los ‘puntos de Hawking’, que podrían ser huellas de universos pasados

La teoría del Big Bang, que establece que el universo se generó en una gran explosión hace unos 14.000 millones de años, supuso una revolución en el pensamiento humano. Aunque necesitó muchos años para ser aceptada mayoritariamente por la comunidad científica, hoy en día el origen y el desarrollo del universo solo se pueden entender gracias a esta teoría. Ir más allá del Big Bang requiere mucho esfuerzo: ¿qué sucedió antes de esa gran explosión? En la llamada teoría estándar, el Big Bang no solo es el origen del Universo, sino el del espacio y el tiempo, de manera que no tiene sentido preguntarse qué hubo antes de él. En contraposición, el matemático y físico Roger Penrose propone en su teoría cíclica un modelo en que se sucede un universo (eón) tras otro, de manera infinita.

Para formularla matemáticamente, Penrose emplea la llamada geometría conforme, una geometría que preserva los ángulos pero no necesariamente las distancias. Según el físico matemático, las distancias pierden importancia, ya que el universo crece varios órdenes de magnitud de forma acelerada. Eligiendo unos factores de escala adecuados, Penrose “pega” los futuros remotos (o final) de cada universo a la singularidad inicial del universo siguiente. Este modelo explica cuestiones fundamentales, como por ejemplo la entropía inicial inusualmente alta observada.

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Esto que el propio Penrose califica de "propuesta escandalosa" resulta ser matemáticamente consistente. Pese a ello no ha sido tomada en consideración por las corrientes principales de la cosmología, principalmente porque no explica qué provoca el cambio de un eón a otro, más allá de la posibilidad matemática de que esto ocurra, y también porque surge de consideraciones teóricas y no de observaciones.

Sin embargo, recientemente Penrose, junto a otros autores, afirma haber encontrado evidencias de su teoría en la radiación cósmica de fondo. Esta radiación electromagnética que se observa en todo el universo fue descubierta en 1964 y supuso uno de los argumentos más contundentes a favor de la teoría del Big Bang: su distribución casi homogénea y su temperatura encajaban con las esperadas en el modelo del Big Bang.

Ahora Penrose y sus colaboradores han descubierto puntos anómalos en la radiación de fondo. Su anomalía radica en que son excepcionalmente calientes, en un orden de magnitud mayor que la fluctuación media. Esto no encaja bien con la teoría de la inflación, que justamente explica la homogeneidad e isotropía del universo.

Los autores los han denominado puntos de Hawking, en honor de Stephen Hawking. El físico recientemente fallecido descubrió que también los agujeros negros emiten radiación, hoy llamada radiación de Hawking. Pese a que nunca ha sido detectada, porque es demasiado débil, dentro del campo de la física teórica nadie duda de su existencia, ya que se basa en la teoría cuántica de campos en espacios curvos, que sí está confirmada por múltiples observaciones diversas en otros ámbitos.

Penrose considera que los puntos anómalos son creados precisamente por la acumulación de esta débil radiación a lo largo de todo el proceso en el universo previo al Big Bang.

Estos puntos, por tanto, serían huellas de universos pasados, que apoyarían la teoría de Penrose. La comunidad cosmológica sigue siendo muy escéptica. En primer lugar, se pone en duda la existencia de esos puntos, ya que los datos fueron analizados en el pasado por otros científicos y hasta ahora nadie los había identificado. Habrá que ser cautelosos, pero si se confirma su existencia, será un nuevo avance en la comprensión de la evolución del cosmos, con independencia de si el modelo de Penrose es correcto o no.

Ernesto Nungesser es investigador del Instituto de Ciencias Matemáticas

Ágata A. Timón es responsable de Comunicación y Divulgación en el ICMAT.

Café y Teoremas es una sección dedicada a las matemáticas y al entorno en el que se crean, coordinado por el Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), en la que los investigadores y miembros del centro describen los últimos avances de esta disciplina, comparten puntos de encuentro entre las matemáticas y otras expresiones sociales y culturales y recuerdan a quienes marcaron su desarrollo y supieron transformar café en teoremas. El nombre evoca la definición del matemático húngaro Alfred Rényi: "Un matemático es una máquina que transforma café en teoremas".

Edición y coordinación: Ágata Timón (ICMAT)