- Proposta de la teoria de l'univers oscil·lant
- La matèria primordial
- Big Bang, Big Crunch i l'entropia
- L'evolució de l'univers
- El Big Rip
- La matèria fosca és clau
- referències
La teoria de l'univers oscil·lant o univers cíclic proposa que l'univers s'expandeix i es contrau indefinidament. Richard Tolman (1881-1948), matemàtic de l'Institut Tecnològic de Califòrnia, va proposar una teoria de l'univers polsant amb fonament matemàtic cap a 1930.
Però la idea no era nova per a l'època de Tolman, ja que antigues escriptures vèdiques ja havien proposat alguna cosa semblant a prop de l'1500 aC, afirmant que l'univers sencer estava contingut en un ou còsmic anomenat Brahmanda.
Figura 1. Vista de l'univers profund de l'Hubble. Actualment l'univers està en expansió, però segons la teoria de l'univers oscil·lant, arriba un moment el qual es contreu. Font: Wikimedia Commons.
Gràcies a Edwin Hubble (1889-1953) està comprovat que actualment l'univers està en expansió, la qual cosa segons creu la majoria dels astrònoms, s'està accelerant actualment.
Proposta de la teoria de l'univers oscil·lant
El que Tolman proposa és que l'expansió de l'univers passa gràcies a l'impuls inicial del Big Bang i s'aturarà una vegada que aquest impuls cessament per acció de la gravetat.
En efecte, el cosmòleg rus Alexander Friedmann (1888-1925) ja havia introduït matemàticament el 1922 la idea d'una densitat crítica de l'univers, per sota de la qual aquest s'expandeix sense que la gravetat pugui impedir-ho, mentre que per sobre, aquesta mateixa gravitació impedeix l'expansió i provoca la seva contracció fins arribar a el col·lapse.
Doncs bé, en la seva teoria Tolman prediu que la densitat de l'univers va a arribar a un punt en el qual l'expansió s'atura gràcies a el fre gravitacional, i donarà començament la fase de contracció, anomenada Big Crunch.
Durant aquesta fase, les galàxies s'acostaran cada vegada més fins a formar una enorme massa increïblement densa, el que causarà el col·lapse predit.
La teoria també postula que l'univers no té un inici i un final específics, ja que es construeix i destrueix alternativament en cicles de milions d'anys.
La matèria primordial
La major part dels cosmòlegs accepta la teoria del Big Bang com a origen de l'univers, el qual es va formar a través del gran explosió primigènia, d'una manera puntual de matèria i energia de inimaginable densitat i enorme temperatura.
D'aquest gran àtom inicial van emergir les partícules elementals que coneixem: protons, electrons i neutrons, en la forma anomenada Ylem, una paraula grega que el savi Aristòtil havia emprat per referir-se a la substància primordial, la font de tota la matèria.
El Ylem es va anar refredant de mica en mica a mesura que s'expandia, fent-se menys dens cada vegada. Aquest procés va deixar una empremta de radiació en l'univers, que s'ha detectat actualment: el fons de radiació de microones.
Les partícules elementals van començar a combinar-se entre si ia formar la matèria que coneixem en qüestió de minuts. Així que el Ylem va ser transformant-se successivament en una i altra substància. La idea d'el Ylem és la que precisament va donar origen a la de l'univers polsant.
D'acord a la teoria de l'univers polsant, abans d'arribar a aquesta fase expansiva en què ens trobem ara, és possible que existís un altre univers semblant a l'actual, el qual es va contraure fins a formar el Ylem.
O potser el nostre és el primer dels universos cíclics que tindran lloc en el futur.
Big Bang, Big Crunch i l'entropia
D'acord a Tolman, cada seqüència d'oscil·lació de l'univers comença amb un Big Bang, en el qual el Ylem dóna origen a tota la matèria que coneixem i finalitza amb el Big Crunch, el col·lapse en el qual l'univers es desploma.
En el lapse de temps que transcorre entre un i altre, l'univers s'expandeix fins que la gravetat li posa un alt.
No obstant això, com el mateix Tolman es va adonar, el problema està en la segona llei de la termodinàmica, que afirma que l'entropia -grau d'desorden- d'un sistema mai disminueix.
Per tant cada cicle hauria de ser més llarg que l'anterior, si de cas l'univers fos capaç de guardar memòria del seu entropia anterior. A l'augmentar la durada de cada cicle, arribaria un punt en que l'univers tendiria a expandir indefinidament.
Una altra conseqüència és que d'acord a aquest model, l'univers és finit i en algun distant punt de l'passat va haver de tenir un origen.
Per solucionar el problema, Tolman va afirmar que a l'incloure la termodinàmica relativista, aquestes restriccions desapareixerien, permetent una sèrie indefinida de contraccions i expansions de l'univers.
L'evolució de l'univers
Figura 2. El paràmetre de densitat determina tres geometries possibles de l'univers. Font: NASA a través de Wikimedia Commons.
El cosmòleg rus Alexander Friedmann, que també va ser un gran matemàtic, va descobrir tres solucions a les equacions d'Einstein. Aquestes són 10 equacions que formen part de la teoria de la relativitat i que descriuen com l'espai-temps es corba a causa de la presència de la matèria i de la gravetat.
Les tres solucions de Friedmann condueixen a tres models de l'univers: un tancat, un altre obert i un tercer pla. Les possibilitats que ofereixen aquestes tres solucions són:
-Un univers en expansió pot deixar de expandir-se i tornar a contreure.
-Potser l'univers en expansió arribi a un estat d'equilibri.
-La expansió pot prosseguir fins a l'infinit.
El Big Rip
La taxa d'expansió de l'univers i la quantitat de matèria present en ell són les claus per reconèixer la solució correcta d'entre les tres que es van esmentar.
Friedmann va estimar que la densitat crítica a la que es va fer al·lusió a l'començament és de més o menys 6 àtoms d'hidrogen per cada metre cúbic. Cal recordar que l'hidrogen i l'heli són els principals productes de l'Ylem després del Big Bang i els elements més abundants de l'univers.
Fins ara els científics estan d'acord que la densitat de l'univers actual és molt baixa, de tal manera que amb ella no és factible generar una força de gravetat que freni l'expansió.
Llavors el nostre univers seria un univers obert, que podria acabar al Gran Esquinçament o Big Rip, on la matèria es separa en partícules subatòmiques que no tornen a unir-se mai. Aquest seria la fi de l'univers que coneixem.
La matèria fosca és clau
Però cal tenir en compte l'existència de la matèria fosca. La matèria fosca no es pot veure o detectar-se directament, al menys per ara. Però els seus efectes gravitatoris si, ja que la seva presència explicaria les alteracions gravitatòries en moltes estrelles i sistemes.
Com es creu que la matèria fosca ocupa fins a un 90% de l'univers, és possible que el nostre univers sigui tancat. En aquest cas la gravetat seria capaç de compensar l'expansió, portant-ho a l'Big Crunch, com s'ha descrit abans.
En qualsevol cas, es tracta d'una idea fascinant, que encara té molt camp obert a l'especulació. A futur és possible que la veritable naturalesa de la matèria fosca, si és que existeix, es posi a l'descobert.
Ja hi ha experiments per això en el dels laboratoris de l'Estació Espacial Internacional. Mentrestant en terra també es duen a terme experiments per obtenir matèria fosca a partir de la matèria normal. Les troballes que resultin seran claus per entendre la veritable naturalesa de l'univers.
referències
- Kragh, H. Cyclic models of the Relativistic universe. Recuperat de: arxiv.org.
- Pérez, I. Origen i finalitat de l'Univers. Recuperat de: revistaesfinge.com.
- SC633. Origins of the Universe. Recuperat de: sc663b2wood.weebly.com.
- Villanueva, J. Oscillating Universe Theory. Recuperat: universetoday.com.
- Wikipedia. Cyclic Model. Recuperat de: en.wikipedia.org.
- Wikipedia. Shape of the Universe. Recuperat de: en.wikipedia.org.