Aquí está lo que aprenderá al leer esta historia:
– Puede parecer que el universo es una unidad enorme (si no infinita), pero nuevas investigaciones sugieren que algún día podría desgarrarse. – Los investigadores construyeron un modelo teórico del cosmos para explorar lo que la gravedad cuántica podría significar para el futuro lejano del universo. – Dependiendo de si ciertos límites eran positivos o negativos, el universo termina siendo desgarrado.
Visto desde nuestra Tierra azul mientras gira entre cientos de millones de sistemas estelares en la Vía Láctea, el universo que nos rodea parece ser un todo unificado. Todo lo que llegó a escena con el Big Bang hace 14 mil millones de años inmediatamente comenzó a expandirse y continúa expandiéndose juntos como si el tejido del cosmos fuera una sola entidad enorme. Esa visión de unidad podría permitirnos dormir tranquilos por la noche, pero ¿qué pasaría si el universo no fuera realmente cohesivo y, en cambio, existiera como regiones separadas que eventualmente se alejarían y destruirían todos los planetas, lunas, estrellas y galaxias que conocemos en fragmentos cósmicos?
Deténgase un segundo en los preparativos apocalípticos, sin embargo, ya que algo que podría suceder en teoría no necesariamente sucederá en la realidad. Pero para los investigadores Diego Castillo y Fernando Mández de la Universidad de Santiago, Chile, la posibilidad es intriga. Querían ver qué se desenvolvería si crearan un modelo cosmológico, un marco matemático utilizado para simular el comportamiento del universo, en el que el universo consistiera en dos regiones, y luego esas regiones fueran afectadas por la gravedad cuántica. Las teorías de la gravedad cuántica intentan fusionar la gravedad tal como opera a gran escala con las a menudo incomprensiblemente pequeñas escalas de la física cuántica, una unificación notoriamente difícil, ya que las reglas que rigen cada reino parecen fundamentalmente incompatibles. Castillo y Mández tomaron su modelo y agregaron el Principio de Incertidumbre Generalizado (GUP), que extiende una idea fundamental de la física cuántica para predecir la longitud medible más pequeña posible.
Para comprender el GUP, ayuda empezar con su fundamento: el Principio de Incertidumbre, propuesto por el físico teórico alemán Werner Heisenberg a finales de la década de 1920. En la física clásica, todas las cantidades pueden tener valores exactos al mismo tiempo, pero la física cuántica desafía esa idea. Tome posición y momento: bajo el principio de incertidumbre, mientras más precisamente se determine la posición de una partícula, menos precisamente se determinará luego su momento. Por eso, los dos valores nunca pueden asignarse simultáneamente con precisión. El GUP amplía esta idea aplicándola a la escala más grande posible, sugiriendo que al igual que hay un límite en cuán precisamente podemos medir una partícula, también hay una longitud mínima por debajo de la cual nada en el universo puede ser medido significativamente. Al incorporar el GUP en su modelo de dos regiones, Castillo y Mández estaban preguntando efectivamente qué sucede cuando se aplican límites a escala cuántica en la estructura y destino a gran escala del universo.
Lo observado por Castillo y Mández en su modelo matemático del cosmos era consistente con la teoría del Big Rip. La idea es que si la energía oscura se vuelve más fuerte con el tiempo, su gravedad se volverá tan abrumadora que desvinculará estos objetos y los dispersará en la oscuridad, destruyendo básicamente el universo. Este escenario solo se vuelve más catastrófico si el universo está dividido en dos regiones y se toma en cuenta el GUP. Para que semejante fenómeno suceda, una región puede incluso prescindir de una constante cosmológica o de cualquier impulso inicial, pero ambas regiones necesitan un límite de deformación positivo.
«La deformación del GUP induce naturalmente comunicación entre los dos parches cosmológicos, de una manera que recuerda a los modelos no conmutativos,» dijeron los investigadores en un estudio publicado recientemente en Universe. «La deformación se vuelve dinámicamente relevante en épocas tardías, lo que conduce a una evolución superacelerada que culmina en un comportamiento tipo Big Rip.»
Los parámetros de deformación son límites sobre cómo puede deformarse un objeto bajo ciertas condiciones. También hay otro parámetro necesario para permitir el Big Rip, y esa es la relación entre el tamaño de los parámetros de deformación y el momento en que el universo se desgarra. Cuanto mayores sean los valores de los parámetros, más pronto se destroza, mientras que los valores más bajos retrasarán lo inevitable y (sin duda) sacarán un suspiro colectivo de alivio de los preparadores del día del juicio final. Otra razón por la que quizás no necesite comenzar a abastecerse de anaqueles de bunker con pasta de dientes y papel higiénico extra por ahora es que el universo solo puede ser aniquilado si los valores de los parámetros son positivos. Con valores negativos, las matemáticas se colapsan y las dos regiones del universo se separan, lo que significa que una terminaría contrayéndose mientras que la otra se congelaría por completo.
Aunque su teoría parece digna de su propia película de ciencia ficción, Castillo y Mández se aseguran de señalar que sus cálculos solo representan lo que sucedería en el vacío del espacio. Si se tuviera en cuenta, la presencia de materia podría traer un cambio drástico en el comportamiento de su modelo. Debido a que la materia ejerce gravedad, su atracción gravitatoria podría acelerar o retrasar el desgarre del espacio-tiempo, por lo que planean modificar la hipótesis incluyendo la materia y probándola nuevamente en el futuro.
«Estudiamos cómo esta interacción afecta la dinámica de la expansión,» dijeron. «Los resultados indican que para valores positivos del parámetro de deformación, el acoplamiento induce una aceleración que lleva a una singularidad del Big Rip en un tiempo finito, incluso en ausencia de una constante cosmológica.»
