Hallados los ¡®puntos de Hawking¡¯, que podr¨ªan ser huellas de universos pasados

La teor¨ªa del Big Bang, que establece que el universo se gener¨® en una gran explosi¨®n hace unos 14.000 millones de a?os, supuso una revoluci¨®n en el pensamiento humano. Aunque necesit¨® muchos a?os para ser aceptada mayoritariamente por la comunidad cient¨ªfica, hoy en d¨ªa el origen y el desarrollo del universo solo se pueden entender gracias a esta teor¨ªa. Ir m¨¢s all¨¢ del Big Bang requiere mucho esfuerzo: ?qu¨¦ sucedi¨® antes de esa gran explosi¨®n? En la llamada teor¨ªa est¨¢ndar, el Big Bang no solo es el origen del Universo, sino el del espacio y el tiempo, de manera que no tiene sentido preguntarse qu¨¦ hubo antes de ¨¦l. En contraposici¨®n, el matem¨¢tico y f¨ªsico Roger Penrose propone en su teor¨ªa c¨ªclica un modelo en que se sucede un universo (e¨®n) tras otro, de manera infinita.

Para formularla matem¨¢ticamente, Penrose emplea la llamada geometr¨ªa conforme, una geometr¨ªa que preserva los ¨¢ngulos pero no necesariamente las distancias. Seg¨²n el f¨ªsico matem¨¢tico, las distancias pierden importancia, ya que el universo crece varios ¨®rdenes 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 entrop¨ªa inicial inusualmente alta observada.

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Esto que el propio Penrose califica de "propuesta escandalosa" resulta ser matem¨¢ticamente consistente. Pese a ello no ha sido tomada en consideraci¨®n por las corrientes principales de la cosmolog¨ªa, principalmente porque no explica qu¨¦ provoca el cambio de un e¨®n a otro, m¨¢s all¨¢ de la posibilidad matem¨¢tica de que esto ocurra, y tambi¨¦n porque surge de consideraciones te¨®ricas y no de observaciones.

Sin embargo, recientemente Penrose, junto a otros autores, afirma haber encontrado evidencias de su teor¨ªa en la radiaci¨®n c¨®smica de fondo. Esta radiaci¨®n electromagn¨¦tica que se observa en todo el universo fue descubierta en 1964 y supuso uno de los argumentos m¨¢s contundentes a favor de la teor¨ªa del Big Bang: su distribuci¨®n casi homog¨¦nea y su temperatura encajaban con las esperadas en el modelo del Big Bang.

Ahora Penrose y sus colaboradores han descubierto puntos an¨®malos en la radiaci¨®n de fondo. Su anomal¨ªa radica en que son excepcionalmente calientes, en un orden de magnitud mayor que la fluctuaci¨®n media. Esto no encaja bien con la teor¨ªa de la inflaci¨®n, que justamente explica la homogeneidad e isotrop¨ªa del universo.

Los autores los han denominado puntos de Hawking, en honor de Stephen Hawking. El f¨ªsico recientemente fallecido descubri¨® que tambi¨¦n los agujeros negros emiten radiaci¨®n, hoy llamada radiaci¨®n de Hawking. Pese a que nunca ha sido detectada, porque es demasiado d¨¦bil, dentro del campo de la f¨ªsica te¨®rica nadie duda de su existencia, ya que se basa en la teor¨ªa cu¨¢ntica de campos en espacios curvos, que s¨ª est¨¢ confirmada por m¨²ltiples observaciones diversas en otros ¨¢mbitos.

Penrose considera que los puntos an¨®malos son creados precisamente por la acumulaci¨®n de esta d¨¦bil radiaci¨®n a lo largo de todo el proceso en el universo previo al Big Bang.

Estos puntos, por tanto, ser¨ªan huellas de universos pasados, que apoyar¨ªan la teor¨ªa de Penrose. La comunidad cosmol¨®gica sigue siendo muy esc¨¦ptica. En primer lugar, se pone en duda la existencia de esos puntos, ya que los datos fueron analizados en el pasado por otros cient¨ªficos y hasta ahora nadie los hab¨ªa identificado. Habr¨¢ que ser cautelosos, pero si se confirma su existencia, ser¨¢ un nuevo avance en la comprensi¨®n de la evoluci¨®n del cosmos, con independencia de si el modelo de Penrose es correcto o no.

Ernesto Nungesser es investigador del Instituto de Ciencias Matem¨¢ticas

?gata A. Tim¨®n?es responsable de Comunicaci¨®n y Divulgaci¨®n en el ICMAT.

Caf¨¦ y Teoremas es una secci¨®n dedicada a las matem¨¢ticas y al entorno en el que se crean, coordinado por el Instituto de Ciencias Matem¨¢ticas (ICMAT), en la que los investigadores y miembros del centro describen los ¨²ltimos avances de esta disciplina, comparten puntos de encuentro entre las matem¨¢ticas y otras expresiones sociales y culturales y recuerdan a quienes marcaron su desarrollo y supieron transformar caf¨¦ en teoremas. El nombre evoca la definici¨®n del matem¨¢tico h¨²ngaro Alfred R¨¦nyi: "Un matem¨¢tico es una m¨¢quina que transforma caf¨¦ en teoremas".

Edici¨®n y coordinaci¨®n: ?gata Tim¨®n (ICMAT)