Un mundo espejo invisible podría estar haciendo que nuestro universo se expanda

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Photo credit: Aroon Phetcharat - Getty Images
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Algo extraño ocurre en nuestro vecindario cósmico. Los astrofísicos han estado luchando para averiguar por qué una cifra fundamental que ha ayudado a explicar la expansión de nuestro universo desde su creación no es tan fiable como se pensaba. Nuestros instrumentos de recopilación de datos, incluidos los telescopios terrestres y espaciales, han mejorado a lo largo de los años.

El problema que revela su creciente precisión es que la constante de Hubble -la velocidad de expansión del universo prevista- cambia en función del método de medición utilizado. Esto es preocupante porque implica que el universo podría ser más pequeño de lo que se piensa actualmente, alterando gran parte de nuestros conocimientos sobre el cosmos.

Pero no tenemos que desechar el modelo actual del universo. En su lugar, podría haber un universo espejo igual al nuestro, ejerciendo su influencia invisible sobre el nuestro. Francis-Yan Cyr-Racine, de la Universidad de Nuevo México en Albuquerque, intenta conciliar las diferentes cifras de la constante de Hubble con la idea de un "universo espejo". Es idéntico al nuestro, hasta las partículas subatómicas, pero su única interacción con nuestro mundo es a través de su influencia gravitatoria. La investigación de Cyr-Racine sobre la posibilidad de un universo espejo se publicó a principios de este mes en la revista Physical Review Letters.

¿Qué es la constante de Hubble?

La constante de Hubble es un número muy útil para estimar la edad del universo: 13.800 millones de años. Desde que el Big Bang puso en marcha el universo tal y como lo conocemos, ese estallido inicial de energía y materia se ha ido expandiendo hacia el exterior, y el ritmo de expansión va en aumento, según una serie de observaciones de estrellas y galaxias. Por eso la constante de Hubble no es realmente una constante. El nombre se refiere más bien al hecho de que el universo se expande a la misma velocidad en todos los puntos, por lo que se puede dar el mismo valor a la tasa de expansión en cualquier lugar del universo, en cualquier momento. Sin embargo, el ritmo se acelera, por lo que la constante de Hubble cambia con el tiempo.

Los cosmólogos, que intentan comprender el desarrollo de nuestro universo, obtienen la constante de Hubble de diferentes maneras: Miden la velocidad de los objetos cercanos en el espacio; examinan las ondas gravitacionales que emanan de las interacciones entre las estrellas de neutrones o los agujeros negros; y observan la cantidad de radiación cósmica de fondo de microondas (o CMB), una forma de radiación electromagnética que llena el universo desde el Big Bang.

Los científicos emplean radiotelescopios como la súper precisa Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson de la NASA para encontrar esta antigua radiación. Este instrumento es tan preciso que ha ayudado a determinar no sólo la edad del universo, sino también otros descubrimientos sorprendentes, como la densidad de todos los átomos del universo y el momento en que empezaron a brillar las primeras estrellas.

La explosión de estrellas ilumina el camino hacia un mundo más extraño

Intuitivamente, la constante de Hubble debería ser la misma independientemente del método de medición que se utilice, pero extrañamente no es así. Por ejemplo, las mediciones de la luz de supernovas lejanas arrojan un valor ligeramente inferior al del CMB.

Photo credit: DrPixel - Getty Images
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Como las supernovas son los objetos más brillantes que podemos ver en el espacio lejano, resultan útiles para calcular su distancia en función de sus velocidades a medida que se alejan de nosotros, explica Cyr-Racine a Popular Mechanics. Podemos identificar la ubicación de la luz de las supernovas a medida que se alejan de nosotros, y utilizar esa información para determinar la expansión del universo.

Con el tiempo, los valores dispares de la constante de Hubble se han acercado porque las mediciones científicas se han vuelto más precisas. Los datos calibrados de las supernovas indican que la constante de Hubble es un 8 por ciento más alta de lo que se pensaba. "Los datos de las supernovas nos dicen que el universo debería ser un 21,5 por ciento más pequeño de lo que nos dice el CMB, en términos generales", afirma Cyr-Racine. Esto es lo suficientemente significativo desde el punto de vista estadístico como para preguntarse por qué, añade.

La sutil pero poderosa influencia de un universo espejo

Las observaciones de objetos estelares como las estrellas y las supernovas muestran que el universo se expande cada vez más rápido. Podría ser que el menor ritmo de expansión observado en los objetos extremadamente lejanos esté provocando un error de cálculo de la constante de Hubble. Pero eso no es probable. Tampoco se puede culpar a los aparatos y métodos de medición, ya que hoy en día son ultraprecisos, afirma Cyr-Racine.

La idea del mundo espejo se remonta a los años 70, cuando el físico ruso Andrei Sakharov se planteó por primera vez si podía existir un universo en el que el tiempo se moviera en sentido contrario al nuestro. Ahora, podría ser una explicación al problema de la constante de Hubble. Aunque parezca increíble, el concepto de un universo espejo resolvería este importante problema de la física de partículas, afirma Cyr-Racine.

Partícula a partícula, un mundo espejo sería sólo eso: un espejo del nuestro. Pero su existencia significaría que también tiene sus propias fuerzas, como la gravedad. Al igual que el viento que hace crujir las hojas de un árbol, podría perturbar todo nuestro mundo de forma invisible. Además, el escenario de un mundo espejo permite una tasa de expansión más rápida en nuestro propio universo, mientras que apenas altera las otras predicciones probadas con precisión de cómo funciona nuestro propio universo, como la cantidad de radiación electromagnética en el universo. "Así que [el mundo espejo tiene] todas las mismas partículas, excepto que no interactúan directamente con nuestro sector. La única manera de que se vean -estas dos colecciones de partículas- es a través de la interacción gravitatoria", explica Cyr-Racine

La idea de Cyr-Racine hace que la radiación cósmica de fondo de microondas sea compatible con un universo más pequeño. Es importante tener en cuenta que cuanta más materia tiene el universo, mayor es la atracción gravitatoria que experimentan todos sus objetos. Todo lo que se encuentra en un universo abarrotado se acerca más y el universo se vuelve más compacto.

Lo mismo ocurre en un sistema solar, explica Cyr-Racine. Cuando los objetos tienen más masa, el sistema solar tiende a estar más apretado. "Entonces, si quiero que el universo más grande sea más pequeño, esto significa que tengo que añadirle algo; tengo que añadir materia y energía al universo que pueda interactuar gravitacionalmente con todo lo demás", explica.

Sin embargo, no se puede jugar a ser Dios y empezar a añadir materia normal al universo, añade. Nuestros instrumentos nos dan una imagen muy clara del universo visible que nos rodea, y sabemos cuánta materia normal hay, incluidas las galaxias y las estrellas. "Así que hay que añadir algo más que sea oscuro, que no interactúe con la luz o la luz visible", dice Cyr-Racine. Ahí es donde entra en juego la idea de un universo espejo influyente, que se mete con nuestra constante de Hubble.

Las leyes de la física del universo presentan una hermosa simetría. Si se reduce la escala del universo, las estrellas, las galaxias, los planetas y la materia interestelar tienen que estar más juntos. Esto desbarata muchos aspectos de la física conocida, incluidos nuestros datos sobre la cantidad de radiación cósmica de fondo de microondas y la distancia típica que habría recorrido un fotón, una partícula de radiación electromagnética, en el universo primitivo, afirma Cyr-Racine.

Los físicos de partículas llevan décadas pensando en qué pasaría si un universo espejo pudiera interactuar con el nuestro. "Podría parecer un poco loco decir, vale, tengo este mundo espejo que no puedo ver. Pero incluso dentro de la parte de la materia normal del universo, hay un montón de partículas que básicamente nunca vemos. Los neutrinos son probablemente el mejor ejemplo", señala Cyr-Racine.

Photo credit: Science Photo Library - VICTOR HABBICK VISIONS - Getty Images
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Los neutrinos no tienen carga eléctrica y casi no tienen masa, y sin embargo son la partícula más abundante del universo. "Ahora mismo, probablemente hay miles de millones de neutrinos que atraviesan esta sala en la que estoy, y que provienen del sol, del espacio, pero no los vemos. No los sentimos", explica Cyr-Racine. "Su tasa de interacción con nosotros es tan pequeña que, básicamente, no supone ninguna diferencia. Esto es muy similar para el sector espejo. Si hubiera una partícula del sector espejo atravesando esta sala, simplemente no lo sabría, porque sus interacciones con nuestra materia son nulas o muy, muy pequeñas."

Un poco espeluznante, pero si Cyr-Racine sigue perfeccionando su modelo de universo espejo, puede que algún día acabe con el misterio de las constantes de Hubble desajustadas.

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