Publican en el blog de Arxiv un artículo bajo el título Non-Expanding Cosmology Attempts To Oust Big Bang Theory, 7 de septiembre 2010 que habla sobre un paper Observational evidence favours a static universe (arXiv:1009.0953v1) que propone una solución estática al universo (por tanto, no sería necesario el Big Bang) y que además no necesita dos de los más molestos (y oscuros) problemas que plantea la expansión acelerada: la materia y la energía oscura.

La teoría del Big Bang es a día de hoy la más aceptada por el respaldo observacional que tiene, siendo fundamentalmente tres:

1) La radiación de fondo de microondas (cosmic microwave background, CMB) que impregna todo el universo a una temperatura de 2.7K que es igual en todas las direcciones y que impregna todo el espacio y que solo se notan pequeñas variaciones considerando la cienmilésima. Los detalles están explicados aquí.

2) El corrimiento Doppler hacia el rojo de las galaxias lejanas (redshift o corrimiento hacia el rojo) . El efecto Doppler nos ayuda a saber si una galaxia se aleja o se acerca. Si se aleja, los frentes de onda de la luz se expanden y si se acerca se comprimen. Es un análogo a la variación en la frecuencia que experimenta una sirena de una ambulancia o el motor de un Fórmula-1.

En realidad, además hay un efecto adicional debido a que el propio espacio se expande. Para entendernos, es como si un observador externo nos viera caminar sobre una cinta transportadora de estas que hay en los aeropuertos para caminar más deprisa. El espacio se expande y esto se nota también.

El hecho de que la inmensa mayoría de las galaxias tengan redshift indica que todas en promedio se alejan de todas. Esto llevó a plantear que en un pasado estuvieron más cerca para, en última instancia, hallarse todo junto alguna vez.

3) La formación de los primeros átomos ligeros (nucleosíntesis primordial): la teoría del Big Bang ayuda a predecir la concentración y cuando comenzaron a formarse los primeros átomos e isótopos más sencillos. La clave de la nucleosíntesis es que el modelo del Big Bang predice la vida media del neutrón y predice además tres familias de neutrinos, algo que concuerda con lo que conocemos experimentalmente y en otras teorías.

El Big Bang también tiene problemas a la hora de explicar ciertas cosas. Siendo el de la materia y la energía oscura los que requieren quizás una especie de deus ex machina para explicarlos. Por una parte, que casi toda la materia que aporta masa en el universo es completamente transparente a cualquier tipo de radiación (materia oscura) y por otro que existe una misteriosa fuerza que repele la masa haciendo que se expanda aceleradamente en lugar de hacerlo a velocidad uniforme (energía oscura).

La búsqueda de un modelo de universo estático es algo que es tan antiguo como la cosmología. Einstein al estudiar la Relatividad General metió a mano la constante cosmológica en sus ecuaciones para conseguir una solución estacionaria, algo de lo que se retractó años después afirmando que se trató del mayor error de su vida aunque a raíz de descubrirse indicios de la expansión acelerada luego se recuperase el término de constante cosmológica para modelar esa misteriosa presión que empuja a las galaxias a alejarse unas de otras. De hecho, se conoce como “universo de Einstein” a este tipo de universo en el que la constante cosmológica frena la expansión.

A partir de entonces casi todo se volcó en la dirección de un modelo expansivo porque así lo sugiere la evidencia experimental. Sin embargo siguen existiendo intentos por hallar una versión estacionaria que quite de en medio problemas tan complicados como el de la energía oscura y que expliquen lo expuesto anteriormente.

Es algo bastante atrevido porque el Big Bang parece un modelo que, salvo un par de detallitos, es elegante y explica muy bien lo que sucede.

Volviendo al paper y al post que referencié al principio, parece ser que unos científicos de la University of Sydney, Australia proponen una alternativa, un universo estático pero cuyo espaciotiempo es curvo. Traduzco aproximadamente lo que cuenta.

David Crawford dice que esto explica la mayor parte de las características del universo sin necesidad de meter a mano la materia y energía oscura y que tampoco hay necesidad de que exista una expansión, por tanto, en este universo que sería estático. Para conseguirlo, hace un par de asunciones nuevas que, según dice, no son muy complicadads de digerir. No más al menos que la inflación o que otras cosas que asumimos con el Big Bang.

Su idea fundamental se basa en que el redshift de las galaxias lejanas es debido a la interacción de los fotones emitidos por ellas con otros fotones de menor energía en un espacio curvo, una idea que denomina modelo de luz cansada.

El espacio debe estar lleno con un plasma de alta temperatura identificable por la luz que emite. Crawford defiende que las observaciones en el espectro de los rayos X pueden ser la firma de este tipo de plasma que él busca. Además, afirma que puede explicar el fondo de microondas suponiendo que electrones de alta energía en este plasma interaccionan con los fotones que pasan a su través.

Los datos de redshift se utilizan además para conocer la velocidad de rotación de las galaxias. Las observaciones indican que las galaxias rotan a una velocidad que no se corresponde con la materia que vemos que tienen, lo cual lleva a postular la materia oscura, para rellenar esos huecos que no vemos. Crawford afirma que el problema desaparece cuando se considera que el redshift no viene del movimiento de las galaxias lejanas sino del efecto que tiene el espacio curvado sobre este plasma. Y el razonamiento para la energía oscura es similar.

Y además, este modelo tiene como bonus extra una explicación a algo que lleva intrigando a los científicos largo tiempo: la  anomalía de las Pioneer en el borde del Sistema Solar. Dice que puede ser causado por la interacción entre la sonda, el plasma cósmico y el polvo interplanetario, que debe ser un poco más denso que las estimaciones actuales.

Crawford ha examinado minuciosamente sus ideas y dice que hay multitud de evidencias ahí fuera, pero que solo hemos visto unas pocas. Afirma que el redshift producido por la curvatura se puede reproducir en el laboratorio, aunque el paper actual es parco en detalles al respecto.

Sin duda es algo inusual pero parece que últimamente van surgiendo ideas alternativas que no requieren de un Big Bang.

Sin embargo, de aquí a que la comunidad científica abandone la idea del Big Bang hay un largo y arduo camino que recorrer, que es convencer y demostrar experimentalmente todos los puntos y aportar cosas nuevas que no pueda dar el Big Bang frente a este modelo estático.

Aunque pueda parecer una idea quijotesca es muy interesante que se siga investigando en vías que muchos consideran extinguidas a día de hoy. Para que luego digan que la ciencia no se revisita a sí misma o no se cuestiona planteamientos y es que las verdades absolutas no existen.