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Del ordenador al multiverso: Una simulación podría probar los universos burbuja

Un equipo de investigadores del Instituto de Física Teórica Perimeter, de Canadá, trabaja para llevar la hipótesis del multiverso (que señala que hay múltiples universos, y no solo el nuestro) al campo de la ciencia empírica. Para ello, los científicos se están ayudando de una simulación informática sobre universos burbuja, que les indica dónde y cómo buscar evidencias.

Del ordenador al multiverso: Una simulación podría probar los universos burbuja

En 2007 ya hablamos de Matthew C. Johnson, un físico norteamericano que actualmente trabaja para la Universidad de York y el Instituto de Física Teórica Perimeter de Canadá.

Lo hicimos porque, entonces, Johnson y sus colaboradores habían asegurado que, de existir otros universos aparte del nuestro (como señala la teoría del multiverso) éstos podrían ser detectados.

Sus afirmaciones derivaban de un estudio -cuyos resultados fueron publicados en la revista Physical Review D ese año- que señalaba que dichos universos, de haber existido realmente, habrían dejado efectos observables o marcas distinguibles en el nuestro. Esas marcas se habrían producido a raíz de colisiones acaecidas entre ellos en un pasado tan remoto que cuesta imaginarlo.

Ha pasado el tiempo, y, ahora, el Instituto de Física Teórica Perimeter vuelve a hablar del trabajo de Matthew C. Johnson. En concreto, explica en un comunicado que el físico, ayudado por otro especialista del mismo centro llamado Luis Lehner, actualmente intenta probar la hipótesis del multiverso ayudándose con simulaciones computacionales, esto es, con modelos informáticos de evolución del multiverso.

Estas simulaciones están sirviendo a los investigadores para establecer las condiciones cósmicas que se habrían dado en caso de que, al principio de los tiempos, nuestro propio universo hubiese chocado con otro.

Y, aunque dichas condiciones aún no serían “pruebas” de que esos choques ocurrieron, pues derivan de una simple simulación informática, los científicos afirman que dan pistas sobre cómo buscar pruebas definitivas de colisiones, en el entorno cósmico real.

Aprender a buscar

Johnson detalla: "Simulamos (computacionalmente) el universo entero. Empezamos con un multiverso con dos burbujas (cada burbuja es un universo) que colisionamos entre ellas, para averiguar lo que sucede. Después, colocamos un observador virtual en varios puntos (de ese mismo escenario), y le preguntamos qué ve desde cada uno de ellos”.

Según el investigador, el programa informático permite de esta forma descartar ciertos modelos de multiverso, al señalar lo debería verse o no en caso de que realmente hubiesen interactuado varias “burbujas” o cosmos.

Por ejemplo, el programa indica que cierto tipo de colisión de un universo burbuja con otro universo burbuja debería haber dejado lo que Johnson llama "un disco en el cielo", una marca circular en el fondo cósmico de microondas (una forma de radiación electromagnética que llena el universo por completo). El hecho de que la búsqueda de ese disco no haya dado resultados hasta ahora hace que ciertos modelos de colisión entre universos sean menos probables que otros.

El equipo se ha esforzado, por tanto, en establecer qué tipos de pruebas de colisión habrían dejado las “burbujas” al chocar entre ellas. Johnson afirma que sus resultados constituyen la primera producción de una serie directamente cuantitativa de predicciones de pruebas observables de colisiones entre universos. Y que, aunque aún no se hayan encontrado ninguna de esas pruebas, sus resultados ya posibilitan la búsqueda.

Lo más significativo de este trabajo, concluye, es que demuestra que el multiverso puede ser comprobable. En otras palabras, que si estamos viviendo en un universo burbuja –en un universo entre otros- algún día podremos afirmarlo (con pruebas científicas en la mano).

Pero, ¿qué es un multiverso de universos burbuja?

A grandes rasgos, la teoría del multiverso señala que nuestro universo podría ser únicamente un islote aislado en el seno de un inmenso “multiverso” o conjunto de universos alternativos.

Sin embargo, la estructura del multiverso, la naturaleza de cada universo dentro de él, así como la relación entre los diversos universos constituyentes, dependen de la hipótesis de multiverso considerada.

La teoría que manejan Johnson y Lehner es la de un universo capaz de expandirse hinchándose como una burbuja. Estos “universos burbuja” coexistirían unos con otros (de ahí que haya podido haber colisiones) e incluso darían lugar a otras burbujas dentro de ellos. Desde esta perspectiva, nuestro universo sería una burbuja contenida en un mar espumoso de universos burbuja.

Tras esta idea de los universos burbuja subyace la hipótesis de que, aparentemente, el espacio entero contiene energía, la llamada energía del vacío, que es una energía de fondo de origen puramente cuántico y responsable de efectos físicos mensurables, como el efecto Casimir (fuerza física ejercida entre objetos separados debido a la resonancia de los campos energéticos en el espacio entre los objetos).

Algunos cosmólogos han propuesto que, si se dan ciertas circunstancias, esta energía puede crecer de manera explosiva dando lugar a un nuevo universo –como ocurrió con el nuestro-. Esto podría estar sucediendo continuamente, generando muchos universos que coexistirían con el que conocemos de la misma forma que unas burbujas coexistirían en un “mar espumoso” como el antes mencionado.

Referencias bibliográficas:

Anthony Aguirre, Matthew C. Johnson, Assaf Shomer. Towards observable signatures of other bubble universes. Physical Review Letters D (2007). DOI: 10.1103/PhysRevD.76.063509.

Matthew C. Johnson, Hiranya V. Peiris, Luis Lehner. Determining the outcome of cosmic bubble collisions in full general relativity. Physical Review D (2012). DOI: 10.1103/PhysRevD.85.083516.

Stephen M. Feeney, Matthew C. Johnson, Jason D. McEwen, Daniel J. Mortlock, Hiranya V. Peiris. Hierarchical Bayesian detection algorithm for early-universe relics in the cosmic microwave background. Physical Review D (2013). DOI: 10.1103/PhysRevD.88.043012.

Carroll L. Wainwright, Matthew C. Johnson, Hiranya V. Peiris, Anthony Aguirre, Luis Lehner, Steven L. Liebling. Simulating the universe(s): from cosmic bubble collisions to cosmological observables with numerical relativity. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2014). DOI: 10.1088/1475-7516/2014/03/030.

Carroll L. Wainwright, Matthew C. Johnson, Anthony Aguirre, Hiranya V. Peiris. Simulating the universe(s) II: phenomenology of cosmic bubble collisions in full General Relativity. arXiv (2014).

RedacciónT21

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