Después del Big Bang vino un momento de caos

El Universo estuvo en caos después que el Big Bang diera inicio al cosmos, sugiere un estudio.

Simulación por ordenador de la formación
de estructuras a gran escala en el Universo.
Crédito: ESO

Si bien uno podría esperar que la explosión que dio inicio al Universo causó algunos estragos, los científicos se refieren a algo muy específico cuando se refieren a "caos". En un sistema caótico, pequeños cambios pueden causar efectos a gran escala. Un ejemplo comúnmente citado es el "efecto mariposa"; la idea de que una mariposa que bate sus alas en Brasil puede provocar un tornado en Texas.

Aunque estudios anteriores han sugerido que el caos reinó durante la infancia de nuestro universo, la nueva investigación ofrece lo que los científicos dicen que es un argumento férreo para el caso.

"El resultado general de este trabajo es que, contrario a lo que algunos estudios previos han sugerido, diferentes observadores estarían de acuerdo sobre la naturaleza caótica del Universo", dijo Adilson Motter, líder del estudio, a Space.com. "Ahora hemos establecido de una vez por todas que es caótico".

¿Caos universal?

Investigaciones anteriores sobre si el universo naciente fue caótico han arrojado diversos resultados. Algunos estudios han sugerido que la respuesta depende de las coordenadas de un observador; una persona en reposo en cierto momento y lugar podría hacer medidas diferentes de otra que se encuentra en movimiento.

"El problema está, en última instancia, relacionado al hecho de que dos observadores relativistas diferentes tienden a percibir el tiempo de manera distinta. Esto significa, en particular, que científicos diferentes estudiando el mismo problema concluirían diferentes cosas", dijo Motter, quien es físico en la Universidad del Noroeste de Chicago.

Pero nuevos cálculos, realizados por Motter y Katrin Gelfert de la Universidad Federal de Río de Janeiro de Brasil, demuestran que esta propiedad del Universo es absoluta a pesar de las coordenadas relativistas de un observador, indicó Motter. Esta determinación está basada en la aplicación de los cálculos de Motter a los últimos modelos cosmológicos del Universo. Si estos modelos resultan inexactos, el Universo puede llegar a no haber nacido en el caos, advirtió. Pero todos los observadores estarán de acuerdo en el resultado, según los nuevos hallazgos.

"El principal resultado es la posibilidad de una definición universal de caos, es decir, una definición que no depende del observador", escribió el físico Alberto Saa de la Universidad Estatal de Campinas de Brasil, quien no participó en la investigación. "Este es un problema de larga data".

Una fracción de segundo

De acuerdo con el nuevo estudio, el caos en nuestro universo habría comenzado a reinar alrededor de 10^-43 segundos después del Big Bang. Y habría durado un tiempo muy breve: al menos 10^-36 de duración.

Durante este tiempo el Universo se estaba expandiendo desde su minúsculo, caliente y denso inicio. En cualquier momento dado, piensan los científicos, dos de sus dimensiones espaciales pueden haber estado expandiéndose, mientras la tercera se contraía.

Y esta expansión, como el Universo mismo, fue probablemente caótica, según el nuevo estudio.

"Si cambias sólo un poco una de las contracciones, entonces tendrías una secuencia completamente diferente de expansiones y contracciones", explicó Motter.

Este periodo del Universo primitivo no es bien comprendido. Algunas teorías proponen que esta etapa primitiva caótica fue seguida de un periodo de rápida expansión, llamado inflación, cuando el Universo duplicó su tamaño más de 100 veces en una fracción de segundo.

Motter y Gelfert detallaron sus hallazgos en una edición reciente de la revista Communications in Mathematical Physics.

¿Big Crunch?

Mientras nuestro universo no sea más caótico, puede regresar a ése estado si experimenta un hipotético Big Crunch.

Algunos modelos cosmológicos predicen que el Universo continuará expandiéndose para siempre, o que se ralentizará gradualmente. Pero también es posible que se expanda y luego se invierta el proceso y comience a contraerse.

El resultado final sería un Big Crunch, algo similar al Big Bang, pero a la inversa. Si esto sucede, el fin del Universo -igual que su inicio- será cualquier cosa, pero no tranquilo, dijeron los investigadores.

"Sería interesante si el Universo fuera a colapsar de nuevo", dijo Motter. "En el contexto de nuestro estudio, podemos preguntar si este 're-colapso' será un proceso caótico o no. Lo más probable es que sería caótico".

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