TEORIA DE L'BIG CRUNCH: HISTÒRIA, PRINCIPIS, DADES A FAVOR I EN CONTRA - ART - 2025

La teoria del Big Crunch, el Gran Cruixit o la Gran Implosió, proposa que l'univers eventualment es contraurà per formar de nou una gran singularitat en l'espai-temps. Es tracta doncs, d'una mena de reversió del Big Bang.

Si l'univers va tenir els seus començaments en la violenta expansió d'una singularitat en la qual es concentrava tot l'espai-temps, llavors la seva fi és precisament el procés invers. La idea no és nova, ja que des de fa molt els científics es pregunten si la gravetat, la gran artífex de la matèria, serà capaç també algun dia d'ocasionar el seu col·lapse total.

Figura 1. Aquesta animació mostra una mica del que succeiria durant el Big Crunch: galàxies apropant-les unes a les altres fins a formar una singularitat en un espai ínfim. Font: Wikimedia Commons.

El Big Crunch parla sobre com seria la fi de l'univers si preval la força de gravetat. No és una teoria sobre l'origen de la mateixa, encara que existeix una altra, la de l'univers oscil·lant, que combina el Big Crunch amb el Big Bang per elaborar una imatge d'infinits universos en constants cicles d'expansió i contracció.

Encara que pels moments l'univers s'està expandint, i hi ha molta evidència que suporta això, el Big Crunch suggereix que la gravetat serà en algun moment prou poderosa com per aturar aquesta expansió.

I no només aturar-la, sinó revertir a punt de causar una contracció contínua, acostant cada vegada més les estrelles i les galàxies. Però no seria tot, a l'contreure, l'univers s'escalfaria progressivament a una escala inimaginable, causant que els planetes es tornin inhòspits per a la vida.

La compressió es prolongarà fins que l'espai-temps i tot el que conté es redueixi a una singularitat de la qual eventualment podria néixer un nou univers. O potser no, ja que de moment no hi ha forma de saber-ho.

Història i principis de la teoria del Big Crunch

Encara que per ara l'evidència que l'univers està en expansió és inqüestionable, la força de gravetat mai deixa d'estar present, i pot tornar-se la força dominant en qualsevol moment i fer que planetes, estrelles i galàxies tornin a acostar-se.

Els científics proposen que l'actual expansió es deu a l'energia fosca, un camp que omple tot l'espai però la veritable naturalesa es desconeix, encara que es pensa que és generada per l'espai mateix, i augmenta a mesura que aquest creix.

I com més s'expandeix l'univers, es crea més espai i amb això més energia fosca amb pressió negativa, creant un escenari d'expansió indefinida i cada vegada més ràpida.

No obstant això, si es parteix d'un univers tancat, l'expansió no pot seguir per sempre i l'energia fosca forçosament ha de debilitar-se, tot i que no se sap quan això començaria a succeir. Alguns opinen que ja ha començat, tot i que l'univers sembla estar augmentant la seva velocitat d'expansió.

Aquest debilitament farà que la gravetat prengui un paper preponderant, fent que la densitat de l'univers torni a augmentar. S'estima necessària una densitat de al menys 3 àtoms / metre cúbic perquè això passi.

D'aquesta manera les galàxies s'acostaran cada vegada més, arribant un moment en què totes formin una galàxia colossal que després es concentrarà per donar origen a un forat negre únic, una singularitat de dimensions increïblement petites.

Figura 2. El possible retrocés de les galàxies és motiu d'especulació cosmològica. Font: Wikimedia Commons.

Es tracta d'una espècie de Big Bang en reversa, encara que les característiques d'aquest nou univers extremadament calent serien bastant diferents, ja que la densitat deixaria de ser uniforme.

Possibles geometries per a l'univers

D'acord a un criteri cosmològic, si la densitat de l'univers és homogènia, la seva curvatura està determinada per la densitat mitjana, sent aquesta curvatura constant. L'indicador és el paràmetre de curvatura Ωo:

Ωo = densitat mitjana de l'univers / densitat d'energia crítica

On la densitat d'energia crítica és la que tindria un univers pla, sense curvatura. Hi ha tres possibilitats per a aquest paràmetre: Ωo = 1, més gran que 1 o menor que 1. Quan Ωo> 1 es té un univers esfèric o tancat, en el qual el Big Crunch és una possibilitat molt real.

Les mesures actuals apunten a un univers de geometria plana, d'allí que la hipòtesi del Big Crunch no té actualment el suport de la majoria en la comunitat científica, excepte alguns cosmòlegs, com veurem en breu.

Figura 3. Imatge de les tres possibles geometries de l'univers. El Big Crunch és possible en un univers esfèric, que és finit i tancat. Font: Wikimedia Commons.

Dades a favor

La hipòtesi del Big Crunch prové de molts científics per als que la idea d'un univers en expansió constant i eterna no és admissible. Admetent que el Big Crunch sigui una possibilitat real, l'univers tindria un inici i un final, la qual cosa pot resultar tranquil·litzador per a molts.

En canvi, per altres científics el Big Crunch és acceptat quan forma part d'un cicle interminable d'expansions i contraccions proposat en la teoria de l'univers oscil·lant, perquè això evitaria pensar justament en un inici com a tal de l'univers, i en el inquietant que és especular sobre el que hi havia abans que existís.

Per aquests motius molts investigadors segueixen treballant en la creació de nous models de l'univers. N'hi ha que han proposat modificacions en el valor de la constant cosmològica, una constant proposta per Albert Einstein perquè les solucions de les seves equacions de camp portessin a un univers estable.

Segons les dades astronòmics més recents, la constant cosmològica, denotada amb la lletra grega lambda majúscula, té un valor de: Λ = 10 ^-46 km ^-2.

Alguns cosmòlegs afirmen que un valor encara menor d'aquesta constant, que ja de per si és minúscula, porta amb seguretat a un univers finit, en el qual la contracció de l'espai és factible. D'aquesta manera el Big Crunch seria un final viable de l'univers.

Teoria de l'univers oscil·lant

També coneguda com a teoria de l'univers polsant o Big Bounce, té molts punts en comú amb el Big Crunch.

Va ser proposada pel matemàtic Richard Tolman (1881-1948), qui va postular que l'univers s'expandeix per l'impuls provinent del Big Bang, però que després l'expansió s'atura quan la gravetat es converteix en la força dominant.

L'anterior ve succeint periòdicament, per tant l'univers no té, ni ha tingut mai inici ni final.

Teories alternatives per al final de l'univers

A part del Big Crunch i la teoria de l'univers oscil·lant, bona part dels cosmòlegs afirmen que l'univers acabarà més aviat amb el Big Rip: probablement sigui l'expansió del que acabi aniquilant la matèria, dividint cada vegada més.

I una altra part dels científics considera que l'expansió comporta un continu refredament. Com és sabut, els moviments de les partícules constituents de la matèria cessen a l'arribar al zero absolut, una temperatura inconcebiblement freda que encara no s'ha pogut assolir.

Si l'univers és obert, l'expansió pot continuar indefinidament, mentre la seva temperatura s'acosta més i més a l'zero absolut. Aquest refredament, conegut com el Big Freeze, causarà la mort tèrmica eventual de l'univers en un futur llunyà.

Dades en contra

Dos fets importants fan que molts científics no creen en el Big Crunch com una alternativa a l'evolució de l'univers.

La primera és que l'univers actualment s'està expandint, un fet confirmat experimentalment per l'observació d'estrelles supernoves llunyanes i els mesuraments de la radiació de fons còsmic, romanent del Big Bang.

És clar que hi ha la possibilitat que a futur deixi de fer-ho, ja que hi ha prou temps com per a això i el més important: hi ha moltes coses que encara desconeixem sobre l'univers.

La segona és que les mesures sobre la curvatura de l'univers apunten que la geometria d'aquest és plana. I en una geometria així, el Big Crunch no és possible. Així ho van donar a conèixer resultats de la missió Planck, que assenyalen que la densitat de l'univers és 5% més gran que la que es requereix perquè aquest sigui tancat.

La missió Planck és un projecte de l'Agència Espacial Europea, que consisteix en un satèl·lit artificial equipat per recollir dades sobre la naturalesa de l'espai. Va ser llançat en 2009 des de la Guaiana Francesa i està equipat amb sondes, detectors i telescopis.

Figura 4. Model de el satèl·lit Planck, nomenat en honor a el físic alemany Max Planck (1858-1947), pioner de la mecànica quàntica. Font: Wikimedia Commons. Photograph by Mike Peel (www.mikepeel.net).

Científics que donen suport al Big Crunch

Entre els que defensen la possibilitat d'un col·lapse imminent de l'univers de tipus Big Crunch estan Nemanja Kaloper i Antonio Padilla. Aquests investigadors treballen amb un model en el qual han modificat el valor de la constant cosmològica, obtenint un univers estable i tancat.

Els seus resultats han estat publicats a Physical Review Letters, però, de moment no hi observacions que donin suport a aquest nou model.

referències

1. Harris, W. How the Big Crunch Theory Works. Recuperat de: science.howstuffworks.com.
2. Mann, A. How Will the Universe End? Recuperat de: livescience.com.
3. Moskowitz, C. Endless Void or Big Crunch: How Will the Universe End? Recuperat de: space.com.
4. Neofronteras. Hi haurà un Big Crunch? Recuperat de: neofronteras.com.
5. Steinhardt, P. Cosmic evolution in a cyclic universe. Recuperat de: arxiv.org.
6. UCDavis. Prof. Nemanja Kaloper 's new research on the end of the universe generates strong mitjana coverage. Recuperat de: physics.ucdavis.edu.
7. Wikipedia. Big Crunch. Recuperat de: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Energia fosca. Recuperat de: es.wikipedia.org.