El universo empezó su vida cósmica en una gran explosión
hace aproximadamente 14 mil millones de años,
y se ha estado expandiendo desde entonces.
Pero ¿en qué se está expandiendo?
Es una pregunta complicada.
Este es el porqué:
las ecuaciones de Einstein sobre la relatividad general
describen espacio y tiempo como una especie de tejido interconectado
para el universo.
Esto significa que lo que conocemos como espacio y tiempo
existen solo como parte del universo y no más allá de él.
Cuando los objetos cotidianos se expanden, estos se mueven hacia más espacio.
Pero si no hay tal cosa como un espacio para expandirse,
¿qué significa expandirse?
En 1929, las observaciones astronómicas de Edwin Hubble
nos dieron la respuesta definitiva.
Su estudio del cielo nocturno encontró que todas las galaxias lejanas
se alejan o se retiran de la Tierra.
Además, cuanto más lejana es la galaxia, más rápido se aleja.
¿Cómo podemos interpretar esto?
Imagina un pan de pasas creciendo en el horno.
La masa entre cada una de las pasas se eleva en la misma proporción.
Si pensamos que las pasas son las galaxias,
y la masa como el espacio entre ellas,
podemos imaginar que el estiramiento o expansión
del espacio intergaláctico hará que las galaxias se alejen,
y para cada galaxia,
sus vecinas lejanas retrocederán una distancia más larga que las cercanas
en la misma cantidad de tiempo.
En efecto, las ecuaciones de relatividad general predicen un tira y afloja cósmico
entre la gravedad y la expansión.
Es solo en el oscuro vacío entre galaxias donde la expansión gana
y el espacio se estira.
Ahí está nuestra respuesta.
El universo se está expandiendo en sí mismo.
Dicho esto, los cosmólogos van más allá de los límites de los modelos matemáticos
para especular en qué, si hay algo,
existe más allá de nuestro espacio-tiempo.
Estas no son conjeturas al azar, sino hipótesis que abordan problemas
en la teoría científica del Big Bang.
El Big Bang predice que la materia estaría distribuida uniformemente por el universo,
como un gas disperso, pero ¿cómo nacieron las galaxias y las estrellas?
El modelo inflacionario describe una breve era
de expansión increíblemente rápida
que relaciona las fluctuaciones cuánticas en la energía del universo temprano
a la formación de grupos de gas que finalmente llegaron a ser galaxias.
Si aceptamos este paradigma, eso implica que nuestro universo representa
una región en una realidad cósmica mayor que sufre inflación eterna y sin fin.
No sabemos nada sobre esta realidad de inflación especulativa
salvo por la predicción matemática de que su expansión sin fin
puede ser impulsada por un inestable estado de energía cuántica.
En muchas regiones locales, sin embargo, la energía puede establecerse al azar
en un estado estable, deteniéndose la inflación y formando universos burbuja.
Cada universo burbuja --el nuestro uno de ellos--
sería descrito por su propio Big Bang y leyes de la física.
Nuestro universo sería parte de un multiverso mayor,
en el cual la fantástica tasa de eterna inflación nos hace imposible
encontrar un universo vecino.
El Big Bang también predice que en ese universo caliente del principio,
nuestras fuerzas fundamentales pudieron unificarse
en una superfuerza única.
La teoría matemática de cuerdas sugiere descripciones de esta unificación,
además de una estructura fundamental para cuarks y electrones subatómicos.
En estos modelos, las cuerdas vibrantes
son los bloques de construcción del universo.
Los modelos de cuerdas en competencia tienen ahora una descripción unificada,
y estas estructuras podrían interactuar
con dimensiones masivas y mayores: las branas.
Nuestro universo podría estar dentro de una de estas branas,
flotando en una dimensión desconocida mayor, llamada "la mole", o hiperespacio.
Otras branas que contienen otros tipos de universos
coexistirían en el hiperespacio,
y las branas cercanas pueden compartir
ciertas fuerzas fundamentales, como la gravedad.
Tanto la inflación eterna y las branas describen un multiverso,
pero si los universos en eterna inflación están aislados,
los universos brana chocarían.
Un eco de tal colisión podría aparecer en el fondo del microondas cósmico,
una sopa de radiación en todo nuestro universo, una reliquia del Big Bang.
Hasta ahora, no hemos encontrado ese eco cósmico.
Las diferentes hipótesis del multiverso podrían unirse en una descripción común
o ser reemplazadas por algo más.
Hasta ahora, son exploraciones especulativas de modelos matemáticos.
Mientras estos modelos son inspirados y guiados por experimentos científicos,
hay muy pocos experimentos objetivos para probarlos directamente aún.
Hasta que llegue el próximo Edwin Hubble,
los científicos quizás dejarán de discutir la elegancia de sus modelos competitivos
y continuarán soñando sobre qué, si hay algo, se encuentra más allá del universo.