La historia de nuestro universo puede estar empezando a desentrañarse ¿Adios al Big Bang?

• Astronomía, Big-bang, Biología, Cosmología, Evolución, Física
• Universo
• 12 September, 2023

No mucho tiempo después de que el Telescopio Espacial James Webb comenzara a transmitir desde el espacio exterior sus impresionantes imágenes de planetas y nebulosas el año pasado, los astrónomos, aunque deslumbrados, tuvieron que admitir que algo no cuadraba.

Ocho meses después, basándose en parte en lo que el telescopio ha revelado, parece que podríamos necesitar replantear aspectos fundamentales sobre el origen y desarrollo del universo.

Lanzado a finales de 2021 como un proyecto conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense, el telescopio espacial James Webb, una herramienta con poderes de observación sin igual, está en una emocionante misión para mirar atrás en el tiempo, en efecto, a las primeras estrellas y galaxias.

Pero uno de los primeros descubrimientos importantes del Webb resultó emocionante en un sentido incómodo: descubrió la existencia de galaxias completamente formadas mucho antes de lo que debería haber sido posible según el llamado modelo estándar de la cosmología.

Según el modelo estándar, que sirve de base para prácticamente toda la investigación en este campo, existe una secuencia fija y precisa de eventos que siguieron al Big Bang:

• En primer lugar, la fuerza de la gravedad atrajo las regiones más densas en el gas cósmico en enfriamiento, las cuales crecieron para convertirse en estrellas y agujeros negros.
• luego, la fuerza de la gravedad reunió a las estrellas en galaxias.

Los datos de Webb, sin embargo, revelaron que algunas galaxias muy grandes se formaron realmente rápido, en un tiempo demasiado corto, al menos según el modelo estándar.

Esto no fue una discrepancia menor.

El hallazgo es similar a que los padres y sus hijos aparezcan en una historia cuando los abuelos aún son niños ellos mismos.

Lamentablemente,

Ha habido otras ocasiones recientes en las que se ha descubierto que las pruebas detrás de la comprensión básica de la ciencia sobre el universo son…

Tomemos el asunto de qué tan rápido se expande el universo.

Este es un hecho fundamental en la ciencia cosmológica, la llamada constante de Hubble, sin embargo, los científicos no han logrado llegar a un número definitivo.

Existen dos principales formas de calcularlo:

• Una implica mediciones del universo temprano (como las que proporciona Webb).
• La otra implica mediciones de estrellas cercanas en el universo moderno.

A pesar de décadas de esfuerzo, estos dos métodos siguen arrojando respuestas diferentes.

Al principio, los científicos esperaban que esta discrepancia se resolviera a medida que los datos mejoraran.

Pero el problema ha persistido obstinadamente incluso a medida que los datos se han vuelto mucho más precisos.

Y ahora, nuevos datos del telescopio Webb han exacerbado el problema.

Dos problemas graves con el modelo estándar de la cosmología ya serían preocupantes por sí mismos.

Pero el modelo ya ha sido parcheado en numerosas ocasiones a lo largo de medio siglo pasado para adaptarse mejor a los mejores datos disponibles; modificaciones que bien podrían ser necesarias y correctas, pero que, a la luz de los problemas que estamos enfrentando actualmente, podrían parecerle a un escéptico un tanto convenientes.

Los físicos y astrónomos están empezando a tener la sensación de que algo podría estar realmente mal.

No es solo que algunos de nosotros creemos que podríamos tener que replantear el modelo estándar de cosmología; también podríamos tener que cambiar la forma en que pensamos acerca de algunas de las características más básicas de nuestro universo, una revolución conceptual que tendría implicaciones mucho más allá del mundo de la ciencia.

Una poderosa combinación de datos arduamente obtenidos y la abstracta física matemática refinada, el modelo estándar de la cosmología es justamente comprendido como un triunfo de la ingeniosidad humana.

Sus orígenes se encuentran en el descubrimiento de Edwin Hubble en la década de 1920 de que el universo se estaba expandiendo, la primera evidencia del Big Bang.

Luego, en 1964, los astrónomos de radio descubrieron la llamada Radiación Cósmica de Fondo en Microondas, la radiación “fósil” que nos llega desde poco después de que el universo comenzara a expandirse.

Este hallazgo nos dijo que el universo temprano era una sopa caliente y densa de partículas subatómicas que ha estado enfriándose continuamente y volviéndose menos densa desde entonces.

En los últimos 60 años, la cosmología ha logrado cada vez más precisión en su capacidad para dar cuenta de los mejores datos disponibles sobre el universo.

Sin embargo, en el camino, para alcanzar tal grado de precisión, los astrofísicos han tenido que postular la existencia de componentes del universo para los cuales no tenemos evidencia directa.

El modelo estándar hoy en día sostiene que la materia “normal”, es decir, aquella que constituye a las personas, los planetas y todo lo demás que podemos ver, representa solo alrededor del 4%.

El resto es una sustancia invisible llamada materia oscura y energía oscura (aproximadamente un 27% y un 68%).

La inflación cósmica es un ejemplo de otro ajuste exótico realizado al modelo estándar.

Ideada en 1981 para resolver paradojas que surgieron de una versión anterior del Big Bang, la teoría sostiene que el universo temprano se expandió de manera exponencialmente rápida durante una fracción de segundo después del Big Bang.

Esta teoría resuelve ciertos problemas, pero crea otros.

Notablemente, según la mayoría de las versiones de la teoría, en lugar de que haya un solo universo, el nuestro es solo un universo en un multiverso, es decir, un número infinito de universos, los cuales pueden ser eternamente inobservables para nosotros no solo en la práctica, sino también en principio.

No hay nada intrínsecamente sospechoso acerca de estas características del modelo estándar.

Frecuentemente, los científicos descubren buenas pruebas indirectas de cosas que no podemos ver, como las singularidades hiperdensas dentro de un agujero negro.

Pero a raíz de los desconcertantes datos del Webb sobre la formación de galaxias y el empeoramiento del problema con la constante de Hubble, no se puede culpar a nadie por empezar a preguntarse si el modelo está desajustado.

En este punto, a menudo se presenta una narrativa familiar sobre cómo funciona la ciencia para calmar las ansiedades.

Esta narrativa se desarrolla de la siguiente manera: Los investigadores creen que tienen una teoría exitosa, pero nuevos datos muestran que está defectuosa.

Valientemente remangándose, los científicos regresan a sus pizarras y generan nuevas ideas que les permiten mejorar su teoría al hacerla coincidir mejor con la evidencia.

Es una historia de humildad y triunfo a la vez, y a nosotros, los científicos, nos encanta contarla.

Y podría ser lo que ocurra en este caso también.

Tal vez la solución a los problemas que el Telescopio Espacial James Webb nos está obligando a enfrentar solo requerirá que los cosmólogos inventen algo nuevo y “oscuro” que permita que nuestra imagen del universo siga coincidiendo con los mejores datos cosmológicos.

Sin embargo, existe otra posibilidad.

Podríamos estar en un punto en el que necesitemos un cambio radical respecto al modelo estándar, uno que incluso podría requerir que cambiemos la forma en que concebimos los componentes fundamentales del universo, posiblemente incluso la naturaleza del espacio y el tiempo.

No se parece a estudiar ratones en un laberinto o observar productos químicos hervir en un matraz en un laboratorio.

El universo es todo lo que existe; solo hay uno y no podemos mirarlo desde afuera.

No se puede poner en una caja sobre una mesa y realizar experimentos controlados en él.

Debido a que es omnipresente, la cosmología obliga a los científicos a abordar preguntas sobre el entorno mismo en el que opera la ciencia:

• La naturaleza del tiempo
• La naturaleza del espacio
• La naturaleza de la regularidad con leyes
• Y el papel de los observadores que realizan las observaciones

Estos problemas refinados no surgen en la mayoría de la ciencia ‘regular’ (aunque uno se encuentra con problemas igualmente oscuros en la ciencia de la conciencia y en la física cuántica).

Al trabajar tan cerca del límite entre la ciencia y la filosofía, los cosmólogos son continuamente perseguidos por los fantasmas de suposiciones básicas que se ocultan sin ser vistas en las herramientas que utilizamos, como la suposición de que las leyes científicas no cambian con el tiempo.

Pero eso es precisamente el tipo de suposición que podríamos tener que empezar a cuestionar para averiguar qué está mal con el modelo estándar.

Una posibilidad, planteada por el físico Lee Smolin y el filósofo Roberto Mangabeira Unger, es que las leyes de la física pueden evolucionar y cambiar con el tiempo.

Diferentes leyes incluso podrían competir en eficacia.

Una posibilidad aún más radical, discutida por el físico John Wheeler, es que cada acto de observación influye en el futuro e incluso en la historia pasada del universo.

(Dr. Wheeler, trabajando para entender las paradojas de la mecánica cuántica, concibió un “universo participativo” en el que cada acto de observación era en cierto sentido un nuevo acto de creación).

No resulta evidente, por decir lo menos, cómo tales reconsideraciones revolucionarias de nuestra ciencia podrían ayudarnos a comprender de manera más precisa los datos cosmológicos que nos desconciertan.

Parte de la dificultad radica en que los propios datos están moldeados por las suposiciones teóricas de quienes los recopilan.

Sería necesariamente un salto de fe retroceder y replantear fundamentos tan importantes de nuestra ciencia.

Pero una revolución podría terminar siendo el mejor camino hacia el progreso.

Eso ciertamente ha sido el caso en el pasado con avances científicos como el heliocentrismo de Copérnico, la teoría de la evolución de Darwin y la relatividad de Einstein.

Las tres de esas teorías también terminaron teniendo una enorme influencia cultural, amenazando nuestra sensación de un lugar especial en el cosmos, desafiando nuestra intuición de que éramos fundamentalmente diferentes de otros animales y trastornando nuestra fe en ideas de sentido común sobre el flujo del tiempo.

Cualquier revolución científica del tipo que estamos imaginando presumiblemente tendría repercusiones comparables en nuestra comprensión de nosotros mismos.

El filósofo Robert Crease ha escrito que la filosofía es lo que se necesita cuando hacer más ciencia no puede responder una pregunta científica.

Todavía no está claro si eso es lo que se necesita para superar la crisis en la cosmología.

Pero si más ajustes y modificaciones no funcionan, es posible que necesitemos no solo una nueva narración del universo, sino también una nueva forma de contar historias al respecto.

Puedes ver el ártículo original en The Story of Our Universe May Be Starting to Unravel

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