La cosmología cíclica conforme ( CCC ) es un modelo cosmológico en el marco de la relatividad general y propuesto por el físico teórico Roger Penrose . [1] [2] [3] En la CCC, el universo itera a través de ciclos infinitos, con el futuro infinito temporal (es decir, el último final de cualquier escala de tiempo posible evaluada para cualquier punto en el espacio) de cada iteración anterior identificándose con la singularidad del Big Bang de la siguiente. [4] Penrose popularizó esta teoría en su libro de 2010 Ciclos del tiempo: una nueva visión extraordinaria del universo .
La construcción básica de Penrose [2] consiste en conectar una secuencia contable de espaciotiempos métricos abiertos de Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW), cada uno de los cuales representa un Big Bang seguido de una expansión futura infinita. Penrose se dio cuenta de que el límite conforme pasado de una copia del espaciotiempo FLRW se puede "unir" al límite conforme futuro de otro, después de un reescalado conforme apropiado . En particular, cada métrica FLRW individual se multiplica por el cuadrado de un factor conforme que se acerca a cero en el infinito temporal , "aplastando" efectivamente el límite conforme futuro a una hipersuperficie conforme regular (que es espacial si hay una constante cosmológica positiva , como se cree actualmente). El resultado es una nueva solución a las ecuaciones de Einstein , que Penrose toma para representar el universo entero, y que se compone de una secuencia de sectores que Penrose llama "eones". [5]
La hipótesis de la cosmología cíclica conforme exige que todas las partículas masivas desaparezcan finalmente de la existencia, incluidas aquellas que se separan demasiado de todas las demás partículas como para aniquilarse con ellas. Como señala Penrose, la desintegración de protones es una posibilidad contemplada en varias extensiones especulativas del Modelo Estándar , pero nunca se ha observado. Además, todos los electrones también deben desintegrarse, o perder su carga y/o masa, y ninguna especulación convencional lo permite. [2]
En su video de la conferencia del Premio Nobel, Roger Penrose moderó su requisito anterior de que no hubiera masa, a partir del minuto 26:30 del video, permitiendo que haya algunas partículas con masa siempre que las cantidades sean insignificantes y casi toda su energía sea cinética, y en una geometría conforme dominada por fotones. [6]
La característica significativa de esta construcción para la física de partículas es que, dado que los bosones obedecen las leyes de la teoría cuántica invariante conforme , se comportarán de la misma manera en los eones reescalados que en sus contrapartes FLRW anteriores (clásicamente, esto corresponde a las estructuras de cono de luz que se conservan bajo el reescalamiento conforme). Para tales partículas, el límite entre eones no es un límite en absoluto, sino solo una superficie espacial que se puede atravesar como cualquier otra. Los fermiones , por otro lado, permanecen confinados a un eón dado, lo que proporciona una solución conveniente a la paradoja de la información del agujero negro ; según Penrose, los fermiones deben convertirse irreversiblemente en radiación durante la evaporación del agujero negro, para preservar la suavidad del límite entre eones.
Las propiedades de curvatura de la cosmología de Penrose también son convenientes para otros aspectos de la cosmología. En primer lugar, el límite entre eones satisface la hipótesis de curvatura de Weyl , proporcionando así un cierto tipo de pasado de baja entropía, tal como lo exigen la hipótesis del pasado , la mecánica estadística y la observación. En segundo lugar, Penrose ha calculado que una cierta cantidad de radiación gravitatoria debería conservarse a lo largo del límite entre eones. Penrose sugiere que esta radiación gravitatoria adicional puede ser suficiente para explicar la aceleración cósmica observada sin recurrir a un campo de energía oscura .
En 2010, Penrose y Vahe Gurzadyan publicaron una preimpresión de un artículo en el que afirmaban que las observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB) realizadas con la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) y el experimento BOOMERanG contenían un exceso de círculos concéntricos en comparación con las simulaciones basadas en el modelo estándar Lambda-CDM de cosmología, citando una significancia de 6 sigma del resultado. [5] Sin embargo, desde entonces se ha cuestionado la significancia estadística de la detección reclamada. Tres grupos han intentado reproducir estos resultados de forma independiente, pero descubrieron que la detección de las anomalías concéntricas no era estadísticamente significativa, ya que no aparecieron más círculos concéntricos en los datos que en las simulaciones Lambda-CDM. [7] [8] [9] [10]
La razón del desacuerdo se atribuyó a un problema de cómo construir las simulaciones que se utilizan para determinar la significancia: los tres intentos independientes de repetir el análisis utilizaron simulaciones basadas en el modelo Lambda-CDM estándar, mientras que Penrose y Gurzadyan utilizaron un enfoque no estándar no documentado. [11]
En 2013, Gurzadyan y Penrose publicaron el desarrollo posterior de su trabajo introduciendo un nuevo método que denominaron "procedimiento de torsión del cielo" (no basado en simulaciones) en el que se analizan directamente los datos de WMAP; [3] en 2015, publicaron los resultados del análisis de datos de Planck que confirmaban los de WMAP, incluida la distribución no homogénea del cielo de esas estructuras. [12]
En un artículo publicado el 6 de agosto de 2018, los autores Daniel An, Krzysztof Antoni Meissner , Pawel Nurowski y Penrose presentaron un análisis continuo de los datos del CMB, ya que les parecía que "... los puntos anómalos proporcionan una nueva información importante a la cosmología, independientemente de la validez de la CCC". También sugirieron que esas anomalías podrían ser " puntos de Hawking ", señales remanentes de la " evaporación de Hawking de los agujeros negros supermasivos en el eón anterior al nuestro". La versión original de su artículo afirmaba que una ubicación del modo B encontrada por el equipo BICEP2 estaba ubicada en uno de estos puntos de Hawking; esta afirmación se eliminó en una actualización posterior. [13] Un análisis de 2020 encontró que los "puntos de Hawking" aparentemente anómalos eran en realidad consistentes con la imagen inflacionaria estándar una vez que se toma en cuenta el efecto de mirar a otro lado , por lo que argumentaron que no podían usarse como evidencia de la CCC. [14]
En 2022, otro grupo publicó [15] una preimpresión sobre las anomalías del CMB, que consisten en un solo píxel o unos pocos píxeles brillantes, que conducen erróneamente a regiones con muchos círculos de baja varianza al aplicar los criterios de búsqueda utilizados en trabajos anteriores. Después de eliminar las anomalías de los datos, los autores afirman que no hay resultados de círculos de baja varianza estadísticamente significativos. Con respecto a los puntos de Hawking, también afirman que no hay evidencia estadísticamente significativa cuando se utiliza un modelo de amplitud de temperatura gaussiano sobre un ángulo de apertura de 1 grado y después de tener en cuenta las anomalías del CMB. El grupo comenta que las anomalías del CMB en sí mismas podrían ser restos de puntos de Hawking, lo que no está respaldado por círculos de baja varianza y/o alta temperatura a su alrededor. Lo más importante es que los autores dicen que la ausencia de tales características distintivas en el CMB no refuta la CCC porque si la densidad de tales círculos y puntos de Hawking es grande, entonces podría surgir un patrón de moteado de interferencia en el CMB. También señalan que la distribución estadística de los datos no es gaussiana, lo que indica que hay información subyacente que aún no se ha descrito completamente.
En 2015, Gurzadyan y Penrose también analizaron la paradoja de Fermi , la aparente contradicción entre la falta de evidencia pero las estimaciones de alta probabilidad de la existencia de civilizaciones extraterrestres. Dentro de la cosmología cíclica conforme, el fondo cósmico de microondas brinda la posibilidad de transferencia de información de un eón a otro, incluidas señales inteligentes dentro del concepto de panspermia de la información . [12]
