¿Qué es la energía oscura? ¿Por qué la energía oscura parece estar debilitándose? ¿Nuestro universo es parte de un multiverso más grande? ¿Qué se encuentra más allá del límite de un agujero negro?
El universo parece estar girando, y si ese es el caso, entonces esto podría tener ramificaciones importantes para algunas de las preguntas más importantes en la ciencia, incluidas las anteriores. Eso es según el físico teórico polaco Nikodem Poplawski de la Universidad de New Haven, conocido por su teoría de que los agujeros negros actúan como puertas a otros universos.
«La energía oscura es uno de los misterios más intrigantes del universo. Muchos investigadores han tratado de explicarlo modificando las ecuaciones de la relatividad general o sugiriendo la existencia de nuevos campos que podrían acelerar la expansión del universo», dijo Poplawski a Space.com. «Sería sorprendente si una simple rotación del universo fuera el origen de la energía oscura, especialmente que predice su debilitamiento».
La evidencia de que el universo está girando fue entregada recientemente por el Telescopio Space James Webb (JWST), que encontró que dos tercios de las galaxias están girando en la misma dirección. Esto sugiere una falta de aleatoriedad y una dirección preferida para la rotación cósmica.
Además, Poplawski señaló que otros datos astronómicos parecen mostrar que el ángulo entre el eje más probable de las galaxias giratorias y el eje del flujo a granel de los grupos de galaxias cercanos es de 98 grados, lo que significa que son casi perpendiculares en relación entre sí. Eso es algo que está de acuerdo con la hipótesis de que el universo está girando.
Un universo giratorio no es el único universo
Para entender por qué un universo giratorio implica más de un universo, Poplawski se refiere a «cuadros de referencia». Estos son conjuntos de sistemas de coordenadas que son parte integral de la física, que permiten medir el movimiento y el descanso.
Imagina a dos científicos, Terra y Stella. Cada uno está en su propio marco de referencia, pero Terra en la Tierra, Stella en una nave espacial que viaja más allá de nuestro planeta. Terra ve el marco de referencia de Stella (la nave espacial) moverse en relación con la suya (la Tierra), que está en reposo. Stella, mientras tanto, ve su marco de referencia en reposo, mientras que es el marco de referencia de Terra en movimiento mientras la Tierra corre.
Poplawski señaló que si el universo está girando, entonces su marco de referencia está girando, y eso solo tiene sentido si está girando en relación a al menos otro marco de referencia.
«Si el universo está girando, debe girar en relación con algún marco de referencia correspondiente a algo más grande», continuó. «Por lo tanto, el universo no es el único; es parte de un multiverso».
Para Poplawski, la explicación más simple y natural del origen de la rotación del universo es la cosmología del agujero negro.
La cosmología de Black Hole sugiere que cada agujero negro crea un nuevo universo para bebés en el otro lado de su horizonte de eventos, la superficie de captura de luz unidireccional que define el límite exterior de un agujero negro.
La teoría reemplaza la singularidad central en el corazón de un agujero negro con «torsión espacial» que da lugar a la gravedad repulsiva que inicia la expansión de un nuevo universo.
«Debido a que todos los agujeros negros se forman a partir de objetos giratorios, como estrellas giratorias o en los centros de galaxias giratorias, también giran», dijo Poplawski. «El universo nacido en un agujero negro giratorio hereda el eje de rotación del orificio negro como su eje preferido».
En otras palabras, nuestro universo puede estar girando en una dirección preferida porque esa es la forma en que el agujero negro en el que está sellado es girar.
«Un agujero negro se convierte en un puente Einstein-Rosen o un ‘agujero de gusano’ del universo principal al universo del bebé», explicó Poplawski. «Los observadores en el nuevo universo verían el otro lado del agujero negro principal como un agujero blanco primordial».
En lugar de descubrir un agujero blanco primordial en nuestro universo que conduce a nuestro agujero negro y un universo progenitor, la evidencia más fuerte de esta cosmología del agujero negro es una dirección preferida o «asimetría rotacional» en nuestro universo. Eso se puede ver en la asimetría rotacional en las galaxias.
«El movimiento de las galaxias individuales en ese universo para bebés se verá afectado por la rotación de ese universo», dijo Poplawski. «Las galaxias tenderán a alinear sus ejes de rotación con el eje preferido de la rotación del universo, lo que resulta en la asimetría de rotación, que se puede observar».
Eso es algo que los astrónomos comienzan a ver.
Por supuesto, eso significa que cada agujero negro en nuestro universo es una puerta a otro cosmos bebé. Estos universos infantiles están protegidos de la investigación por el horizonte de eventos de sus agujeros negros matriz, lo que evita que se reciba cualquier señal del interior de un agujero negro.
Del mismo modo, un viaje a través de esta puerta cósmica sería imposible para un «multinaut» en ciernes debido a la inmensa gravedad que rodea un agujero negro, que daría lugar a las fuerzas de marea que «espaguetificarían» un explorador tan intrépido.
Incluso si tal multinaut sobreviviera al viaje, así como nada puede escapar de un agujero negro, nada puede ingresar a un agujero blanco, lo que significa que no habría retorno ni oportunidad para presentar un informe.
Aún más sombrío que esto, no hay garantía de que las leyes de la física sean las mismas en un universo para bebés que su universo principal, lo que significa un destino impredecible y potencialmente una muerte desordenada para un resistente multina en la puerta de un agujero negro.
De todos modos, antes de que nos apresuremos a explorar otros universos, hay misterios que se investigarán aquí en nuestro propio universo. A la vanguardia de estos está la misteriosa fuerza de la energía oscura.
La energía oscura pone a los científicos en un giro
La energía oscura es un nombre de marcador de posición dado a cualquier fuerza que esté causando que el universo se expanda a un ritmo acelerado. La energía oscura actualmente domina el universo, representando el 68% del presupuesto total de energía de materia cósmica. Sin embargo, este no siempre fue el camino.
Durante la época más temprana del universo, estuvo dominada por la energía del Big Bang, lo que provocó que se inflara. Cuando el universo entró en una época dominada por la materia gobernada por la gravedad, esta inflación se desaceleró hasta una parada cercana. Esto debería haber sido para el cosmos, pero alrededor de 9 mil millones a 10 mil millones de años después del Big Bang, el universo comenzó a expandirse nuevamente, con esta expansión acelerada, lo que llevó a la época dominada por la energía oscura.
Para entender por qué esto es un rompecabezas tan preocupante, imagine darle a un niño en un columpio un solo empuje, ver su movimiento detenerse y luego, sin ninguna razón discernible, comienzan a balancearse nuevamente, y este movimiento se vuelve más rápido y rápido.
Como si la energía oscura no fuera lo suficientemente extraña, los resultados recientes del instrumento espectroscópico de energía oscura (DESI) han indicado que esta misteriosa fuerza se está debilitando. Esto es algo que aparentemente desafía el modelo estándar de cosmología o el modelo Lambda Cold Dark Matter (LCDM), que se basa en la energía oscura (representada por la constante cosmológica o lambda) que es constante.
Sin embargo, Poplawski teoriza que un universo giratorio puede explicar la energía oscura y explicar por qué se está debilitando.
«La energía oscura surgiría de la fuerza centrífuga en el universo giratorio en grandes escalas», explicó el físico teórico. «Si el universo fuera plano, la fuerza centrífuga actuaría solo en direcciones perpendiculares al eje preferido».
Sin embargo, en la teoría de la cosmología del agujero negro de Poplawski, debido a que el universo creado por un agujero negro está cerrado, alejarse en cualquier dirección eventualmente conduciría a regresar de la dirección opuesta.
Eso significaría que la fuerza centrífuga que surge de un universo giratorio se convierte en una fuerza que actúa en todas las direcciones lejos del agujero blanco primordial del universo.
«La magnitud de esta fuerza es proporcional al cuadrado de la velocidad angular del universo y la distancia desde el agujero blanco», dijo Poplawski. «Esta relación toma la forma de la fuerza que actúa sobre una galaxia debido a la energía oscura, que es proporcional a la constante cosmológica y la distancia desde el agujero blanco. Por lo tanto, la constante cosmológica es proporcional al cuadrado de la velocidad angular del universo».
Pero, ¿cómo podría esto explicar las observaciones de DESI que parecen indicar que la energía oscura se está debilitando?
«Debido a que se conserva el momento angular del universo, disminuye a medida que el universo se expande», dijo Poplawski. «En consecuencia, la constante cosmológica, que es la explicación más simple de la energía oscura, también debería disminuir con el tiempo. Este resultado es consistente con las observaciones recientes de DESI».
Para proporcionar alguna evidencia adicional del concepto de Poplawski, se necesitan más datos sobre el flujo a granel de los grupos de galaxias y sobre la asimetría de los ejes de rotación de la galaxia. Esto ayudaría a confirmar aún más que nuestro universo está girando.
Además, más datos sobre cómo la energía oscura depende de las distancias cósmicas y la progresión del tiempo en nuestro cosmos de 13,7 mil millones de años podría ayudar a validar si el debilitamiento de la energía oscura está relacionado con la velocidad angular decreciente del universo.
«El siguiente paso para avanzar estas ideas es determinar la ecuación que describe cómo la constante cosmológica, generada por la velocidad angular del universo, disminuye con el tiempo y comparar esta predicción teórica con la disminución observada de la energía oscura», concluyó Poplawski. «Esta investigación podría implicar la búsqueda de la métrica que describe un universo en expansión y rotación».
Una versión revisada previamente de Poplawski aparece en el sitio del repositorio de papel ARXIV.
