El último estudio de Stephen Hawking y el multiverso

El último estudio de Stephen Hawking promete dar mucho que hablar. Fue enviado para revisión tan solo dos semanas antes de su fallecimiento. En él, el genial físico británico y Thomas Hertog nos plantean cómo comprobar si vivimos en un multiverso…

El último estudio de Stephen Hawking

Concepto artístico de la explosión de una estrella. Crédito: NASA

Antes de entrar en materia, hay que decir que algunos medios están vendiendo el artículo con una dosis de sensacionalismo bastante brutal. Con titulares del tipo «Stephen Hawking anunció el fin del mundo» y similares. Así que para asegurarnos de que no quedan dudas, voy a dejarlo claro. No es cierto. Por lo menos no en el sentido en el que se suele decir. No dijo que la vida en la Tierra se vaya a acabar en una fecha determinada.

De hecho, el asunto es bastante más profundo. La idea de Hawking va, directamente, a la posibilidad de que vivamos en un multiverso. Es decir, que nuestro universo sea solo uno de muchos. Quizá de una cantidad infinita. Cada uno de estos universos tendría unas características diferentes al nuestro. En algunas hipótesis (no relacionadas con el estudio de Stephen Hawking) se plantea que, en consecuencia, algunos universo serían hospitalarios para la vida.

Del mismo modo, por fuerza, otros no lo serían. Quizá, ni siquiera, hubiesen llegado a tener un Big Bang. O lo tuvieron y colapsaron sobre sí mismos porque la gravedad era demasiado intensa. En cualquier caso, la idea del multiverso gira en torno al hecho de que, en cierto modo, podríamos decir que nuestro universo es curiosamente hospitalario para la vida. Pero claro, ¿cómo demostrar algo así? Stephen Hawking y Thomas Hertog plantean una posibilidad de comprobarlo.

El estudio de Stephen Hawking todavía está en revisión

Stephen Hawking. Una de las mentes más brillantes de nuestro tiempo.
Crédito: NASA

El estudio todavía está en la fase de revisión por una revista científica. Así que todavía tardaremos un tiempo en verlo publicado. Eso sí, ya se puede consultar la versión previa a la publicación. Encontrarás el enlace al final de este artículo. Es muy técnico, con gran cantidad de referencias matemáticas. Pero si te interesa el tema o simplemente quieres ver cómo es el trabajo de Stephen Hawking, te puede resultar interesante echarle un ojo.

En cualquier caso, volvamos a lo que nos ocupa. ¿Cómo podríamos detectar la posible existencia de otros universos? A priori, podría parecer que no hay ninguna forma de deducirlo. A lo largo del tiempo, sin embargo, se han propuesto algunas ideas. La más atractiva, para muchas personas, está en la radiación de fondo. Este tenue brillo, que solo se puede ver en la longitud de microondas, cubre todo el universo.

Es la luz residual del nacimiento del universo. O casi, fue emitida unos 378.000 años tras el Big Bang. En esta radiación de fondo, que tiene una temperatura muy cercana a la del cero absoluto, hay una región del cosmos que es ligeramente más fría que el resto. Algunos han planteado que esa diferencia de temperatura podría ser una cicatriz. Es decir, la señal de que nuestro universo, en el pasado, colisionó con algún otro universo.

El dilema de la inflación eterna

Esta es la radiación de fondo de microondas. La imagen muestra un rango de temperaturas de sólo ± 200 microKelvin.
Crédito: NASA/WMAP Science Team

El estudio de Stephen Hawking y Thomas Hertog no va por estos derroteros. Sino que nos presenta una alternativa que, también en la radiación de fondo, podría ser detectable. En el fondo, es una versión mejorada de una propuesta que el propio Hawking ya había hecho. Se trata del modelo sin límites. En él se plantea que, si retrocedemos en el tiempo a antes del Big Bang, llegamos a un punto en el que el tiempo deja de tener sentido.

A medida que retrocedemos hacia el pasado, el universo es cada vez más pequeño (ya que sabemos que se expande desde su formación. Así que, eventualmente, terminamos llegando a un punto en el que tenemos todo el universo comprimido en el tamaño de un átomo, con una energía y una temperatura muy elevadas. En este estado, según Stephen Hawking, no tiene sentido pensar en el tiempo tal y como lo conocemos.

De hecho, iba un poco más allá. Decía que, cuanto más retrocediésemos, más nos acercaríamos al momento inicial del tiempo, pero nunca llegaríamos al 0. Fue en este modelo, en el que Stephen Hawking vio que se sugería que el Big Bang de nuestro universo tuvo que verse acompañado por el de muchos otros universos. Hay una teoría llamada la inflación eterna (o inflación cósmica eterna) que no podemos ignorar en este caso.

¿Qué es la inflación eterna?

Esta ilustración muestra una membrana de la que los universos individuales aparecen y se expanden (es una de las hipótesis sobre el multiverso).
Crédito: Moonrunner Design

Volvamos a la idea de que hay muchos otros universos y todos ellos con sus respectivos Big Bang. Como quizá sepas, en la historia de nuestro universo, encontramos un breve período, muy poco después de su nacimiento, en el que creció de manera exponencial en una fracción de segundo. Es lo que llamamos era inflacionaria. Ahora, cogeremos esa idea, de un crecimiento exponencial que sucede en un tiempo mínimo y la aplicaremos al multiverso.

Supondremos, además, que el multiverso es real. No tenemos claro que sea así, pero para este caso nos vendrá bien. Para no volvernos locos. En ese multiverso tenemos vacío y universos. Cuando se cumplen unas condiciones determinadas, vemos que en el multiverso aparece una nueva burbuja. Un nuevo universo que acaba de nacer de un Big Bang y acaba de pasar por la era inflacionaria. Es una idea muy simplificada de lo que sucede. Pero quizá nos sirva para entender por dónde van los tiros.

Así que imaginemos eso, que tenemos un campo, una habitación, o lo que quieras imaginar, en el que, constantemente, van apareciendo universos en el espacio que tenemos en la habitación. Insisto, es solo un intento de visualizar algo teórico. Así que preguntas como «¿Qué pasaría cuando se llenase la habitación?» no tienen sentido en este contexto. El caso es que vemos que van apareciendo burbujas. Una detrás de otra. Algunos de esos universos, además, terminan desapareciendo.

Universos que nacen y desaparecen

Ilustración que muestra la evolución del universo, desde el Big Bang (izquierda) hasta la actualidad) derecha.
Crédito: NASA

Como os decía antes, en el multiverso no todos los universos son iguales. Así que cabe suponer que habrá universos que se expandirán indefinidamente y otros que, sin embargo, tras expandirse durante un tiempo, terminan volviendo a colapsar sobre sí mismos. Quizá porque la gravedad sea demasiado intensa. O bien por otro motivo, para el caso que nos ocupa, no es algo realmente importante.

Lo importante es que todo esto se desprende de modelos como el que propuso Stephen Hawking, así como otros trabajos. Pero claro, a nivel teórico se puede explicar casi cualquier cosa. Incluso, como buenamente he podido, podemos intentar imaginar qué es lo que sucede en un multiverso así. Otra cosa totalmente diferente es demostrar que realmente existe el multiverso. No hay forma conocida de «salir» de nuestro universo.

Aquí es donde entra la parte interesante del estudio de Stephen Hawking. En él, Hertog y el británico plantean que podríamos encontrar las huellas de otros Big Bang en las ondas gravitacionales emitidas en el Big Bang de nuestro universo. En el estudio se detallan diferentes aspectos para que una sonda, con el equipo adecuado, pueda analizar el universo y recoger las pruebas necesarias para demostrar la existencia (o no) del multiverso.

El estudio de Stephen Hawking podría valer un premio Nobel

Las diferentes eras del universo, desde el Big Bang hasta la actualidad.
Crédito: NASA

Si está en lo cierto, algo que tardaremos años en saber, estaríamos ante un hallazgo histórico. Stephen Hawking planteaba, literalmente, una forma de comprobar si vivimos en un multiverso. Descubrir algo así haría que las personas que lo planteasen se convirtiesen en firmes candidatas para el premio Nobel. Digo esto porque son muchos los que creen que Hawking debía haber ganado alguno. Sin embargo, aunque este estudio le diese la razón, no podría ganarlo.

Porque el premio Nobel no se concede a título póstumo. Así con todo, esto sirve para dar buena cuenta de que no dejó de trabajar hasta el día de su fallecimiento. En los próximos años sabremos si el estudio de Stephen Hawking sobre el multiverso tiene algo de cierto. Pero no esperaría noticias en los próximos años. No parece que vaya a ser algo inminente, especialmente teniendo en cuenta que habría que plantear, primero, la misión.

En cualquier caso, dicho esto, no quiero olvidarme del otro punto al que han hecho mención algunos medios. A decir verdad, parece que han sido los más sensacionalistas. Algunos han aprovechado esta noticia para decir que Stephen Hawking ha predicho el fin del mundo. Lo cierto es que no y que, en realidad, tampoco nos ha contado nada nuevo. Es más, en el estudio, no he encontrado ninguna referencia a este tema.

El destino último del universo

Concepto artístico del Sistema Solar.
Crédito: NASA

También es verdad que algunas de las páginas las he leído muy por encima, pero no había ninguna mención sobre el destino último del universo. En cualquier caso, y ya que estamos hablando de cosmología, lo explicaré brevemente. El estudio de Stephen Hawking no habla del fin del mundo. Ciertamente no en el sentido en el que se suele utilizar esa expresión. Es decir, no hace referencia ni al fin de la Tierra ni al fin de la especie humana, ni nada similar.

Hay varios desenlaces posibles para el universo. Una posibilidad es que, en algún momento lejano (decenas de miles de millones de años), la energía oscura sea tan intensa que ni siquiera los átomos sean capaces de mantenerse unidos. Es un escenario al que se conoce como Big Rip en el que el universo se destruiría a sí mismo, por decirlo de algún modo. No es un modelo que parezca tener mucho apoyo en la comunidad científica.

La otra posibilidad es que, en el futuro, la expansión del universo se revierta y comience a contraerse, hasta volver a colapsar en un punto infinitamente caliente y denso. Este escenario es conocido como Big Crunch o bien como Big Bounce si se añade que ese punto podría crear otro Big Bang. El último escenario, y el más aceptado comúnmente, es que, simplemente, la expansión del universo continuará eternamente.

La inflación del universo

Este es un concepto artístico de un protocúmulo de galaxias en las primeras etapas del Universo.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

En este escenario, por fuerza, llegará un momento en el que no habrá material para que surjan nuevas estrellas. De nuevo, estamos hablando de un escenario ya no de miles de millones, si no de billones de años. Este último escenario es el que, al parecer, pensaba Stephen Hawking que podía ser el destino probable del universo. Es el modelo que parece tener más apoyo, con nuestro conocimiento actual, sobre la evolución futura del cosmos.

Sin embargo, como quizá intuyas, una cosa es decir que la evolución del universo puede ser ésta, y otra es decir que se ha anunciado el fin del mundo. Son cuestiones muy diferentes. Así que los medios que están publicando esto, me temo, están solo buscando el titular sensacionalista para intentar llamar la atención. Lo cierto es que, en realidad, nuestro conocimiento todavía es bastante limitado para poder saber cómo evolucionará el universo.

En cualquier caso, estamos hablando de un escenario extremadamente lejano en el futuro. Mucho más allá de una vida humana, la vida de la Tierra o la del Sol y, por extensión, la del Sistema Solar. Habrá que prestar atención al último estudio de Stephen Hawking. Porque podría darnos la clave para una de las muchas incógnitas a las que se enfrenta la cosmología. ¿Es nuestro universo único? ¿o por el contrario es uno de muchos? Quizá estemos más cerca de saberlo de lo que jamás habríamos imaginado.

El estudio es Stephen Hawking y Thomas Hertog; «A Smooth Exit from Eternal Inflation?». Todavía no ha sido publicado en ninguna revista científica. Sin embargo, puede consultarse en arXiv.

Referencias: arXiv, Science Alert