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El Modelo Cíclico, Modelo Oscilante o Teoría del Universo Oscilante, es un conjunto de modelos cosmológicos según los cuáles el Universo sigue un número indefinido o infinito de ciclos autocontenidos de expansión y contracción.

Dentro de esta teoría, existen varios modelos específicos propuestos por diferentes autores. Por ejemplo, Albert Eisntein llegó a considerar un modelo en el que el Universo seguía una serie eterna de oscilaciones entre el Big Bang (la gran explosión) y el Big Crunch (la gran implosión). Tras el Big Bang, el Universo se expandiría hasta que la atracción gravitacional entre galaxias frenase la expansión y provocase su colapso, el Big Crunch, hasta estar tan condensado que se diera un nuevo Big Bang, un efecto de rebote a veces referido como Big Bounce (el Gran Rebote).

Universo oscilante: Big Crunch
Universo oscilante: del Big Bang al Big Crunch

Einstein fue uno de los primeros científicos en proponer y defender un modelo de Universo oscilante a lo largo de las décadas de 1920 y 1930, pero estos modelos y teorías pronto se encontraron con grandes obstáculos, tanto teóricos como experimentales.

En 1934, el matemático físico Richard Chace Tolman ya puso en duda que un modelo oscilante fuese factible para el Universo atendiendo a las leyes de la termodinámica. En concreto, según la Segunda Ley de la Termodinámica, que establece el principio de irreversibilidad de los fenómenos físicos, la entropía de un sistema solo puede aumentar de forma espontánea, lo que implica que, o bien no puede haber ciclos de Big Bangs y Big Crunchs, o bien cada ciclo sería cada vez mayor hasta llegar a una situación similar al modelo de expansión indefinida.

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Además, las observaciones del desplazamiento al rojo en galaxias lejanas y el mapeo completo del fondo de radiación de microondas muestran que el Universo no solo se está expandiendo en la actualidad, sino que la expansión es cada vez más rápida. Se ha propuesto a la energía oscura como la fuente de energía para esta aceleración, aunque la naturaleza de esta energía aún no se conoce, por lo que la puerta a una implosión del Universo todavía no se puede cerrar del todo.

Modelos de universos oscilantes

Aunque las teorías de un Universo oscilante se encuentren con dificultades experimentales y con las leyes físicas del mundo conocido, siguen desarrollándose modelos cíclicos que intentan ajustarse a los nuevos descubrimientos y teorías físicas.

Uno de estos modelos es el Modelo Steinhardt-Turok que describe un Universo oscilante dentro de la cosmología de branas. Según la cosmología de branas, el espacio-tiempo que observamos (4 dimensiones) está restringido a una brana contenida en un espacio supradimensional. La colisión de dos branas paralelas daría como consecuencia condiciones parecidas al Big Bang hasta que la materia y energía se diluyen por la expansión acelerada; las fluctuaciones cuánticas en las dos branas daría lugar a nuevas colisiones periódicas, con la energía oscura siendo la fuerza de atracción entre las dos branas. En cada ciclo habría una expansión neta positiva, lo que superaría la limitación de las leyes termodinámicas.

El Modelo de Baum-Framptom describe un Big Rip (o Gran Rasgón) en el cual el Universo acaba separándose en piezas o volúmenes independientes sin materia ni energía ordinaria, por lo que estos volúmenes tendrían entropía nula siendo posible su contracción hasta que el espacio se reduzca prácticamente hasta cero; se pueden dar así las condiciones del Big Bang y comienza una nueva expansión con entropía de nuevo en aumento. Esto daría lugar a un número muy elevado pero finito de Universos y, si vamos hacia atrás en el tiempo, tendría que haber un Universo original, por lo que es un modelo con muchas incógnitas abiertas.

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Otros modelos que describen Universos oscilantes son la Cosmología Cíclica Conforme y la Cosmología Cuántica de Bucles. La Cosmología Cíclica Conforme se encuadra en la Relatividad General y propone una expansión futura infinita tras el Big Bang hasta que la aceleración de la materia hace que se convierta en luz, en ondas, dejando el Universo sin nada asociado con distancia o tiempo, es decir, en las condiciones del Big Bang y listo para comenzar un nuevo ciclo.

La Cosmología Cuántica de Bucles aplica la gravedad cuántica para explicar singularidades como las del Big Bang o los agujeros negros. En este modelo, las fuerzas gravitatorias de las singularidades son reemplazadas por fuerzas de repulsión que aparecen ante curvaturas del espacio-tiempo muy fuertes presentes cuando se alcanzan escalas de Planck (1.62×10−35 m y 5.39×10−44 s), que son precisamente las escalas de espacio y tiempo en las que la Teoría de la Relatividad fallan.

Existen todavía más modelos teóricos sobre Universos oscilantes, por ejemplo el Modelo Cíclico de Estado Estacionario, pero por ahora ni este ni ningún otro ha podido ser comprobado ni ninguno es aceptado como el más probable, aunque muchos cuenten con una formulación matemática resuelta.

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