“Fósiles cósmicos” de agujeros negros anteriores al Big Bang podrían seguir moldeando el universo

Todos damos por hecho que el universo comenzó con el Big Bang, una gran explosión que dio origen a todo. Sin embargo, no necesariamente tuvo que ser así.

Una nueva teoría propone que el Big Bang no fue el inicio absoluto, sino el resultado de un “rebote” tras una fase previa de contracción.

Según esta hipótesis, un universo anterior habría colapsado bajo su propia gravedad hasta comprimirse en una singularidad: un punto extremadamente pequeño, caliente y denso, mucho más diminuto que un átomo.

Durante ese proceso, casi todo habría sido absorbido. No obstante, algunos agujeros negros de ese universo previo podrían haber sobrevivido y seguir existiendo hoy como “fósiles cósmicos”.

La idea fue planteada por un equipo de investigadores del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth, en el Reino Unido, y del Instituto de Ciencias del Espacio de Barcelona.

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Su investigación, publicada en la revista Physical Review D, plantea que, cuando ocurrió el Big Bang y dio origen al universo en expansión que conocemos, esos agujeros negros remanentes habrían quedado integrados en su estructura.

“Si esta teoría es correcta, estos objetos primordiales podrían ayudar a explicar varios misterios de la cosmología, como la naturaleza de la materia oscura y los procesos que dieron origen a la formación de galaxias”, señaló el equipo.

Esta hipótesis, conocida como el “universo de agujero negro”, sugiere que el cosmos actual sería el resultado de un rebote y no de una explosión inicial aislada.

El profesor Enrique Gaztañaga, autor principal del estudio, explicó que durante casi un siglo los cosmólogos han situado el origen del universo en un único evento: el Big Bang. Según el modelo estándar, el espacio y el tiempo surgieron hace unos 13.800 millones de años a partir de un estado extremadamente caliente y denso, seguido de una larga etapa de expansión y formación de galaxias.

“Este modelo ha sido extraordinariamente exitoso”, afirmó. “Explica la radiación cósmica de fondo, el eco del universo primitivo, y predice cómo se distribuyen las galaxias a gran escala”.

Sin embargo, añadió que aún persisten grandes incógnitas: qué desencadenó el Big Bang, por qué el universo comenzó en un estado tan particular, qué causó la rápida expansión inicial conocida como inflación y qué es exactamente la materia oscura, que constituye la mayor parte del contenido del universo.

“Lo que proponemos es una posibilidad que podría conectar varios de estos enigmas”, concluyó. “El universo podría no haber comenzado con una explosión, sino con un rebote cósmico que reproduce la fase de inflación del universo, y algunos de los objetos más antiguos podrían ser reliquias de ese estado anterior”.

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El equipo plantea que, en este escenario, algunos agujeros negros se habrían formado en un universo anterior y habrían sobrevivido al rebote, dejando “reliquias” que aún podrían influir en la estructura de las galaxias miles de millones de años después.

En cambio, otros se habrían originado poco después del rebote, a partir de lo que los investigadores describen como “fluctuaciones de densidad amplificadas”. En el universo primitivo, la materia no estaba distribuida de manera uniforme, sino concentrada en regiones más densas de lo habitual.

“Estas acumulaciones colapsarían más fácilmente bajo su propia gravedad, lo que favorecería la formación temprana de grandes estructuras cósmicas y de agujeros negros”, explicó el equipo.

Este tipo de planteamientos también apunta a uno de los grandes problemas de la física actual: las singularidades, es decir, los puntos extremos en el centro de los agujeros negros o en el origen del Big Bang.

En esas condiciones, la teoría de la relatividad general de Einstein deja de ser suficiente. No puede describir cómo la densidad alcanza valores extremos ni qué ocurre cuando las leyes conocidas de la física dejan de aplicarse. Por ello, muchos físicos consideran que se trata de una señal de que nuestra comprensión del universo en sus primeros instantes sigue siendo incompleta.

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En lugar de colapsar en una singularidad infinita, uno de los puntos más problemáticos del modelo actual, esta teoría propone que el universo se comprime hasta alcanzar una densidad extremadamente alta, pero finita, antes de invertir el proceso y expandirse de forma explosiva.

“Las singularidades suelen indicar que nuestras teorías han llegado a su límite”, explicó el profesor Enrique Gaztañaga. “Un rebote ofrece una forma de pasar de la contracción a la expansión sin necesidad de recurrir a nueva física exótica”.

Según los cálculos del equipo, algunos objetos compactos de más de 90 metros podrían haber sobrevivido a esa transición y reaparecer en el universo en expansión como auténticos “fósiles cósmicos”.

Entre esos posibles vestigios no solo estarían los agujeros negros, sino también ondas gravitacionales y huellas en la distribución de la materia.

“Estos agujeros negros remanentes podrían ayudar a explicar la materia oscura, la sustancia invisible que da forma a las galaxias”, señaló Gaztañaga. “Si se formaron en grandes cantidades durante el rebote, podrían representar una parte significativa, o incluso la totalidad, de esa materia”.

Además, si estos objetos ya existían tras el rebote, el universo primitivo no habría tenido que empezar desde cero en la formación de galaxias, lo que podría explicar por qué algunas estructuras surgieron tan rápido.

Para poner a prueba esta hipótesis, los investigadores proponen buscar señales específicas, como ondas gravitacionales provenientes de una fase cósmica anterior o patrones sutiles en el fondo cósmico de microondas que conserven rastros de ese universo previo.

“Si el universo pasó por un rebote, las estructuras oscuras que hoy moldean las galaxias podrían ser restos de una etapa anterior al Big Bang”, concluyó el investigador.

Traducción de Leticia Zampedri