El universo ecpirótico ( / ˌɛkpaɪˈrɒtɪk / ) [ 1 ] es un modelo cosmológico del universo temprano que explica el origen de la estructura a gran escala del cosmos . El modelo también se ha incorporado en la teoría del universo cíclico ( o teoría del universo cíclico ecpirótico ) , que propone una historia cosmológica completa, tanto del pasado como del futuro.
El modelo ecpirótico original fue introducido por Justin Khoury, Burt Ovrut , Paul Steinhardt y Neil Turok en 2001. [2]
Steinhardt creó el nombre basándose en la palabra griega antigua ekpyrosis (ἐκπύρωσις, "conflagración"), que se refiere a un modelo cosmológico estoico en el que el universo está atrapado en un ciclo eterno de nacimiento ardiente, enfriamiento y renacimiento. [3]
La teoría aborda la pregunta fundamental que sigue sin respuesta en el modelo inflacionario del Big Bang : "¿Qué ocurrió antes del Big Bang?". La explicación, según la teoría ecpirótica, es que el Big Bang fue en realidad un gran rebote, una transición desde una época anterior de contracción a la época actual de expansión. Los acontecimientos clave que dieron forma a nuestro universo ocurrieron antes del rebote y, en una versión cíclica, el universo rebota a intervalos regulares. [4]
Los modelos ecpiróticos originales se basaban en la teoría de cuerdas , branas y dimensiones extra , pero la mayoría de los modelos ecpiróticos y cíclicos contemporáneos utilizan los mismos ingredientes físicos que los modelos inflacionarios (campos cuánticos que evolucionan en el espacio-tiempo ordinario). [ cita requerida ] Al igual que la cosmología del Big Bang, la teoría ecpirótica ha descrito con precisión las características esenciales de nuestro universo. Predice un universo uniforme y plano con patrones de puntos calientes y puntos fríos, de acuerdo con las observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB), observaciones confirmadas con mayor precisión por los experimentos de los satélites WMAP y Planck . [5] La observación de un CMB se ha considerado durante mucho tiempo evidencia del Big Bang, [6] pero los defensores de las teorías ecpirótica y cíclica sostienen que el CMB también es consistente con un Big Bounce como se postula en esos modelos. [7] Otros investigadores argumentan que los datos de las observaciones de Planck del CMB "limitan significativamente el espacio de parámetros viable de los escenarios ecpiróticos/cíclicos". [8] Las ondas gravitacionales primordiales , si alguna vez se observaran, podrían ayudar a los científicos a distinguir entre varias teorías sobre el origen del universo. [ ¿Cómo? ]
Una ventaja de los modelos ecpiróticos y cíclicos es que no producen un multiverso . [ cita requerida ] Esto es importante porque cuando los efectos de las fluctuaciones cuánticas se incluyen adecuadamente en el modelo inflacionario del Big Bang, impiden que el universo logre la uniformidad y planitud que los cosmólogos están tratando de explicar. [ cita requerida ] En cambio, las fluctuaciones cuánticas infladas hacen que el universo se divida en parches con cada combinación concebible de propiedades físicas. En lugar de hacer predicciones claras, la teoría inflacionaria del Big Bang permite cualquier resultado, de modo que las propiedades que observamos pueden verse como una casualidad aleatoria, resultante del parche particular del multiverso en el que reside la Tierra. [ cita requerida ] La mayoría de las regiones del multiverso tendrían propiedades muy diferentes.
El premio Nobel Steven Weinberg ha sugerido que si el multiverso es verdadero, “la esperanza de encontrar una explicación racional para los valores precisos de las masas de los quarks y otras constantes del modelo estándar que observamos en nuestro Big Bang está condenada al fracaso, porque sus valores serían un accidente de la parte particular del multiverso en la que vivimos”. [9]
La idea de que las propiedades de nuestro universo son un accidente y provienen de una teoría que permite un multiverso de otras posibilidades es difícil de conciliar [ ¿según quién? ] con el hecho de que el universo es extraordinariamente simple (uniforme y plano) a gran escala y que las partículas elementales parecen describirse mediante simetrías e interacciones simples. Además, el concepto de accidente no puede ser refutado por un experimento, ya que cualquier experimento futuro puede considerarse como otro aspecto accidental.
En los modelos ecpiróticos y cíclicos, el suavizado y el aplanamiento ocurren durante un período de contracción lenta, por lo que las fluctuaciones cuánticas no se inflan y no pueden producir un multiverso. Como resultado, los modelos ecpiróticos y cíclicos predicen propiedades físicas simples que son consistentes con la evidencia experimental actual sin producir un multiverso.