Los agujeros negros y la materia oscura serían una "herencia" de un Universo previo al Big Bang

De acuerdo a una teoría que sugiere que el Big Bang no fue el principio del Universo, sino el inicio de una nueva fase de expansión en el marco de una eterna sucesión de "rebotes" entre períodos de contracción y expansión, tanto los agujeros negros como la materia oscura podrían ser huellas de una fase cósmica previa al gran estallido. Las ondas gravitacionales y su observación harían posible la confirmación de esta hipótesis, según los investigadores.

Un nuevo estudio teórico publicado en la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics y liderado por el científico Theodoros Papanikolaou, de la Scuola Superiore Meridionale (SSM) en Nápoles, Italia, sugiere que la enigmática materia oscura y los sorprendentes agujeros negros podrían provenir de un Universo previo al actual, en el marco de una teoría que sostiene que el cosmos no comenzó con el Big Bang hace aproximadamente 13.800 millones de años.  

¿El Big Bang no fue el comienzo?

En función de esa visión, el Universo estaría inmerso en una constante sucesión de “rebotes” entre períodos de expansión (como el actual) y de contracción. Desde ese punto de vista, el Big Bang o gran estallido no habría sido el comienzo de todo aquello que conocemos, sino la manifestación del inicio de una nueva fase de expansión, que en algún momento derivará en otra etapa de contracción, cuando el cosmos se convierta en un gélido escenario de estrellas y masas muertas sin rumbo.

Al respecto de estas teorías, el físico español Iván Agulló, de la Universidad Estatal de Luisiana, en Estados Unidos, quien no formó parte del estudio, indicó a la Agencia SINC en 2020 que “no estamos seguros de que el cosmos se inició con el Big Bang. La teoría cuántica de lazos, por ejemplo, sugiere que el Big Bang fue un gran rebote, donde el Universo dejó de contraerse y comenzó a expandirse, lo que implicaría que entonces no se originó en ese instante”, expresó.

En el nuevo estudio, Papanikolaou y sus colegas argumentan que la materia oscura podría estar compuesta de agujeros negros formados durante una transición de la última contracción del Universo a la fase de expansión actual, que ocurrió exactamente antes del Big Bang. En ese contexto, las ondas gravitacionales generadas durante el proceso de formación de esos agujeros negros primordiales podrían ser detectables por futuros observatorios especializados, proporcionando una forma de confirmar este escenario de generación de materia oscura.

Revelando dos grandes misterios

Aunque se sabe que la materia oscura domina gran parte del cosmos por su influencia sobre cuerpos y estructuras, aún no ha sido posible detectarla directamente porque no interactúa con la luz ni la refleja. Los agujeros negros son figuras centrales de los estudios astrofísicos, e incluso se ha logrado fotografiar al que se ubica en el centro de nuestra galaxia, Sagitario A*. Sin embargo, aún existen grandes interrogantes sobre su formación e influencia en la dinámica cósmica.

En un artículo publicado en Live Science, el científico Patrick Peter, del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia, quien no participó de la investigación, sostuvo que “pequeños agujeros negros primordiales se pueden producir durante las primeras etapas del Universo, y si no son demasiado pequeños, su decadencia debido a la radiación de Hawking no será tan eficiente como para deshacerse de ellos por completo, por lo que todavía podrían detectarse. Deberían tener más o menos la masa de un asteroide y podrían contribuir a la materia oscura, o incluso resolver este problema por completo", concluyó Peter.

Para probar estas predicciones, los investigadores esperan utilizar observatorios de ondas gravitacionales de próxima generación, para detectar las propiedades de las ondas gravitacionales producidas durante la formación de agujeros negros en su modelo. Una de estas instalaciones podría ser la Antena Espacial del Interferómetro Láser (LISA), un proyecto conjunto de la ESA y la NASA cuya puesta en marcha está prevista para la próxima década.

Referencia

Primordial black holes and induced gravitational waves in non-singular matter bouncing cosmology. Theodoros Papanikolaou et al. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2024). DOI:10.1088/1475-7516/2024/06/066